Zlepšení zpracování ADS-B signálu v obtížném prostředí

Abstract

Předkládaná práce se zaměřuje na stanovení a popis základních principů detekce, příjmu a zpracování radarových signálů se zvláštním zaměřením na signály systému ADS-B vysílané ve formátu Mode S extended squitter. Příjem takových signálů je zde analyzován pro případ šíření ve složitém prostředí typickém pro pozemní plochy letiště. Pro toto prostředí jsou běžné jevy jako blokování přímé cesty signálu nebo mnohacestné šíření signálu způsobené terénem nebo překážkami a strukturami. Ve studii je uveden jejich vliv na určení polohy letadel a vozidel, a to jako zhoršení možnosti detekce a dekódování dat polohové zprávy nebo jako zvýšení chyby řešení hyperbolické navigační úlohy pro multilateraci. Je provedena anlaýza způsobu určení polohy při řešení TDoA úlohy a vypočtena Cramer-Raova dolní mez pro obecný počet stanic v trojrozměrném prostoru. V práci je předložen návrh zlepšení parametrů ADS–B systému použitím detekce založené na korelaci druhého řádu a modelování a ekvalizace rádiového kanálu. Navržené metody jsou podpořeny simulacemi a výsledky získanými aplikací na měřeních reálných ADS–B signálů.

The presented thesis is aimed on identification and description of basic principles related to radar signal detection, reception, and processing with special focus on ADS–B system signals, using Mode S extended squitter format. The reception of such signals is analyzed here for difficult propagation environment, typical for airport area, where signal blockage and multipath propagation occurs due to presence terrain and manmade obstacles and structures. The impact to airplanes and vehicles position determination is presented in the document, either by affecting detection and decoding of position message data or by increase of TDoA solution error in multilateration systems. The analysis of the TdoA based multilateration position computation is provided with thecomputed Cramer-Rao lower bound for arbitrary 3D positions of stations. There is proposed an enhancement of ADS–B system performance using second order correlation detector and radio channel modeling with use of radio channel equalization. The proposed methods are supported by simulations and results of application on real measured ADS–B data.