ADS-B接收机的制作方法

本发明实施例涉及飞行器领域，尤其涉及一种ADS-B接收机。

背景技术：

飞行器(例如，民用飞机、或者军用直升飞机)中通常设置有广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B)接收机，所述ADS-B接收机用于保障飞行器的安全、高效的飞行。

目前，ADS-B接收机中设置有现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)芯片，所述FPGA芯片用于得到原始报文信息，所述原始报文信息用于指示飞行器调整自身的飞行角度、或者飞行方向等，从而保障飞行器的安全、高效的飞行。在实际应用中，由于FPGA芯片的价格昂贵、功耗高、尺寸大，从而导致ADS-B接收机的价格昂贵、功耗高、尺寸大，进而导致ADS-B接收机的应用范围较小。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种ADS-B接收机，用于降低ADS-B接收机的价格和功耗，减小ADS-B接收机尺寸，进而提高ADS-B接收机应用范围。

第一方面，本发明实施例提供一种ADS-B接收机，包括：天线、射频信号处理模块、单片机、晶振模块和电源模块，其中，

所述射频信号处理模块分别与所述天线、所述单片机、所述电源模块和所述晶振模块连接；所述单片机还分别与所述晶振模块和所述射频信号处理模块连接；

所述天线用于，接收第一信号，并将所述第一信号发送至所述射频信号处理模块；所述射频信号处理模块用于，接收所述第一信号，并对所述第一信号进行处理，得到数字信号；所述单片机用于对所述数字信号进行报文解析处理，得到原始报文信息；

所述晶振模块用于，分别向所述射频信号处理模块和所述单片机提供工作频率；所述电源模块用于，分别向射频信号处理模块和所述单片机提供工作电压。

在一种可能的实施方式中，所述射频信号处理模块包括：调谐器、射频信号处理芯片和数据传输单元，其中，

所述调谐器分别与所述天线、所述射频信号处理芯片和所述电源模块连接；所述射频信号处理芯片还分别与所述数据传输单元、所述电源模块和所述晶振模块连接；所述数据传输单元还与所述单片机连接；

所述调谐器用于，对所述第一信号进行滤波、放大处理，得到有用信号，并所述有用信号发送至所述射频信号处理芯片；所述射频信号处理芯片用于，接收所述有用信号，对所述有用信号进行变频、采样处理，得到所述数字信号，并将所述数字信号发送至数据传输单元；所述数据传输单元用于，接收所述数字信号，并将所述数字信号发送至所述单片机。

在另一种可能的实施方式中，所述晶振模块包括：第一晶振和第二晶振，其中，

所述第一晶振与所述射频信号处理芯片连接；所述第二晶振与所述单片机连接；

所述第一晶振用于，向所述射频信号处理芯片提供第一工作频率；所述第二晶振用于，向所述单片机提供第二工作频率。

在另一种可能的实施方式中，所述电源模块包括：第一电源和第二电源，其中，

所述第一电源分别与所述射频信号处理芯片和所述单片机连接；所述第二电源与所述调谐器连接；

所述第一电源用于，向所述射频信号处理芯片和所述单片机提供第一工作电压；所述第二电源用于，向所述调谐器提供第二工作电压。

在另一种可能的实施方式中，所述接收机还包括：存储器，其中，

所述存储器分别与所述单片机和所述第二电源连接；

所述单片机用于，向所述存储器发送所述原始报文信息；所述存储器用于，接收、并存储所述原始报文信息。

在另一种可能的实施方式中，所述接收机还包括：蓝牙模块，其中，

所述蓝牙模块分别与所述单片机和所述第二电源连接；

所述单片机还用于，向所述蓝牙模块发送所述原始报文信息；所述第二电源用于，向所述蓝牙模块提供所述第二工作电压。

在另一种可能的实施方式中，所述接收机还包括：显示模块，其中，

所述显示模块和所述蓝牙模块通过蓝牙建立链接；

所述蓝牙模块用于，接收所述原始报文信息，并将所述原始报文信息发送至所述显示模块；所述显示模块用于，接收、并显示所述原始报文信息。

在另一种可能的实施方式中，所述接收机的尺寸为83mm*42m*12mm，所述接收机的重量为0.12kg。

在另一种可能的实施方式中，所述天线为陶瓷天线。

在另一种可能的实施方式中，所述第一工作频率为28.8兆赫兹，所述第二工作频率为25兆赫兹，所述第一工作电压为5伏，所述第二工作电压为3.3伏。

在本发明实施例提供的ADS-B接收机，包括天线、射频信号处理模块、单片机、晶振模块和电源模块，其中，所述射频信号处理模块分别与所述天线、所述单片机、所述电源模块和所述晶振模块连接；所述单片机还分别与所述晶振模块和所述射频信号处理模块连接；天线用于，接收第一信号，并将第一信号发送至射频信号处理模块；射频信号处理模块用于，接收第一信号，并对第一信号进行处理，得到数字信号；单片机用于对数字信号进行报文解析处理，得到原始报文信息；晶振模块用于，分别向射频信号处理模块和单片机提供工作频率；电源模块用于，分别向射频信号处理模块和单片机提供工作电压。在上述接收机中，射频信号处理模块和单片机等处理芯片的价格低、尺寸小、功耗低，从而使得ADS-B接收机的价格低、功耗低、尺寸小。进一步的，由于本发明提供的ADS-B接收机价格低、功耗低、尺寸小，因此，可以应用于无人机、运动型通航飞机、科研教育、消费电子市场中，进而提高了ADS-B接收机应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的ADS-B接收机的应用场景示意图；

图2为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图三。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的ADS-B接收机的应用场景示意图。请参见图1，飞行器10(例如，无人机、运动型通航飞机)中设置有ADS-B接收机(图1中未示出)，所述ADS-B接收机可以接收飞行空间中其他飞行器(例如，飞行器11和飞行器12，其中，飞行器11和飞行器12中设置有ADS-B接收机)广播的飞行信息，也可以向飞行器11和飞行器12广播其所在飞行器10的飞行信息。例如，飞行器10中的ADS-B接收机接收到飞行器11和飞行器12广播的飞行信息后，ADS-B接收机可以对接收到飞行信息进行处理，以得到飞行信息中的原始报文信息，所述原始报文信息为飞行器10制定安全飞行策略的依据，所述安全飞行策可以避免飞行器10与飞行器11和飞行器12在飞行过程中相撞(如图1中，飞行器10、飞行器11和飞行器12均可以改变飞行方向以避免在飞行过程中相撞)。

本发明提供的ADS-B接收机中包括单片机(用于得到原始报文信息)，由于所述单片机的价格低、功耗低、尺寸小，因此使得本发明提供的ADS-B接收机价格低、功耗低、尺寸小，进而使得本发明提供的ADS-B接收机可以应用在民用飞机、军用直升机飞机、无人机、运动型通航飞机等中，提高了ADS-B接收机的应用范围。

下面，通过具体实施例对本申请所示的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的内容，在不同的实施例中不再进行重复说明。

图2为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图一。请参见图2，所述ADS-B接收机包括天线21、射频信号处理模块22、单片机23、晶振模块24和电源模块25，其中，

射频信号处理模块22分别与天线21、单片机23、电源模块25和晶振模块24连接；单片机23还分别与晶振模块24和射频信号处理模块22连接；

天线21用于，接收第一信号，并将第一信号发送至射频信号处理模块22；所述射频信号处理模块22用于，接收第一信号，并对第一信号进行处理，得到数字信号；单片机23用于对数字信号进行报文解析处理，得到原始报文信息；

晶振模块24用于，分别向射频信号处理模块22和单片机23提供工作频率；电源模块25用于，分别向射频信号处理模块22和单片机23提供工作电压。

在一种可能的实施方式中，所述天线21为陶瓷天线。

可选的，所述陶瓷天线可以为Rainsun陶瓷天线。

需要说明的是，Rainsun陶瓷天线体型小、质量轻，可以全方位角的接收到第一信号。

在实际应用中，当天线21为陶瓷天线时，可以使得ADS-B接收机的尺寸更加小型化。

需要说明的是，所述Rainsun陶瓷天线具有以下工作参数：工作频率范围为820～1950兆赫兹(MHz)，即，处理带宽为1130MHz；峰值增益为-0.3dBi，工作温度为-40～+85摄氏度(℃)，输入阻抗为50欧姆·米(ohm)，功率为5瓦(W)。

可选的，天线21还可以为其它可以满足需求的天线，例如：MD1705天线。

可选的，所述第一信号为天线21接收到的射频信号，所述射频信号为多种频段的射频信号的叠加信号。

可选的，射频信号处理模块包括调谐器、射频信号处理芯片和数据传输单元。射频信号处理模块可以对第一信号进行滤波、放大、变频、采样等处理，以得到数字信号。具体的，请参见图3中，对射频信号处理模块的详细说明。

在实际应用中，数字信号为正交数字信号(I/Q数字信号)，所述正交数字信号的相位相差90度。

可选的，所述单片机可以为STM32H7系列单片机芯片(STM32H750单片机，或者STM32H743单片机)，还可以为其他可以满足需求的单片机。

需要说明的是，所述STM32H7系列单片机芯片具有双精度浮点运算单元、一级(L1)高速缓存的32位内核、双模式Quad-SPI存储器接口、2兆字节(MB)的FLASH闪存、1MB的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、以及硬件双精度浮点运算单元。其中，STM32H7系列单片机芯片的运行频率可以为133MHz，单核处理频率可以为400MHz，而且支持16千字节(KB)数据和16KB指令的高速缓存。可选的，单片机接收到射频信号处理模块发送的数字信号(即，I/Q数字信号)后，根据I/Q向量表对数字信号进行查询转换处理，然后按照ADS-B接收机的数据传输协议，对数字信号进行报文解析处理，得到原始报文信息。

可选的，晶振模块24可以向射频信号处理模块提供第一工作频率，向单片机23提供第二工作频率。可选的，电源模块25可以向分别与射频信号处理模块和单片机提供第一工作电压，同时还可以向射频信号处理模块提供第二工作电压。具体的，请参见图3中对晶振模块24和电源模块25的详细说明。

在一种可能的实施方式中，所述接收机的尺寸为83mm*42mm*12mm，所述接收机的重量为0.12kg。即，实现了ADS-B接收机的小型化。

在本发明实施例提供的ADS-B接收机，包括天线、射频信号处理模块、单片机、晶振模块和电源模块，其中，其中，射频信号处理模块分别与天线、单片机、电源模块和晶振模块连接；单片机还分别与晶振模块和射频信号处理模块连接，天线用于，接收第一信号，并将第一信号发送至射频信号处理模块；射频信号处理模块用于，接收第一信号，并对第一信号进行处理，得到数字信号；单片机用于对数字信号进行报文解析处理，得到原始报文信息；晶振模块用于，分别向射频信号处理模块和单片机提供工作频率；电源模块用于，分别向射频信号处理模块和单片机提供工作电压。在上述ADS-B接收机中，射频信号处理模块和单片机等处理芯片的价格低、尺寸小、功耗低，从而使得ADS-B接收机的价格低、功耗低、尺寸小。进一步的，由于本发明提供的ADS-B接收机价格低、功耗低、尺寸小，因此，可以应用于无人机、运动型通航飞机、科研教育、消费电子市场中，进而提高了ADS-B接收机应用范围。

例如，应用于无人机中时，可以使得无人机可以获取周围的空域交通信息，并根据空域交通信息制定避撞策略，从而提高无人机的飞行安全。

例如，应用于运动型通航飞机(现有的运动型通航飞机价格低廉，大部分的运动型通航飞机没有装配ADS-B接收机)中时，可以使得运动型通航飞机中的飞行员获取到周围空域交通信息，进而提高飞行员的情景意识，制定合理的飞行航线，从而提高飞行安全。

例如，应用于科研教育中时，可以帮助科研人员或在校学生对ADS-B接收机的数据流(频信号的采集、数据完整性检查、数据解析、数据发送等)中的每个环节进行数据分析研究，帮助其深入的理解ADS-B接收机的原理。

例如，应用于消费电子市场中时，本申请提供的ADS-B接收机可以与移动电子设备(例如，智能手机、平板电脑)建立通信链接，用户可以通过移动电子设备获取周围空域飞机信息，并采用移动电子设备中的应用程序进行航班跟踪等。

在上述任意一个实施例的基础上，下面，结合图3对本发明实施例提供的ADS-B接收机进行详细的说明，具体的，请参见图3。

图3为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图二。在图2的基础上，请参见图3，所述ADS-B接收机中的射频信号处理模块22包括：调谐器221、射频信号处理芯片222和数据传输单元223，其中，

调谐器221分别与所述天线21、射频信号处理芯片222和电源模块25连接；射频信号处理芯片222还分别与数据传输单元223、电源模块25和晶振模块24连接；数据传输单元223还与单片机23连接；

调谐器221用于，对第一信号进行滤波、放大处理，得到有用信号，并有用信号发送至所述射频信号处理芯片222；射频信号处理芯片222用于，接收有用信号，对有用信号进行变频、采样处理，得到数字信号，并将数字信号发送至数据传输单元223；数据传输单元223用于，接收数字信号，并将数字信号发送至所述单片机23。

可选的，所述调谐器221可以为R820T调谐器、还可以为其他满足需求的调谐器。

需要说明的是，R820T调谐器具有选择频道功能，可以放大由天线21接收的第一信号，滤除来自空间的多种干扰电磁波。

在实际应用中，调谐器221可以对第一信号进行低噪声放大处理、滤波处理，并将滤波处理后的第一信号变频为中频信号，对中频信号依次进行滤波、信号增益处理等，以得到有用信号。

需要说明的是，所述有用信号的频率为1090MHz。

可选的，射频信号处理芯片222可以为RTL2832U射频信号处理芯片。其中，RTL2832U射频信号处理芯片具有模/数(A/D)转换器、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)转接口和DVB-TCOFDM解调器功能。

在实际应用中，射频信号处理芯片222为RTL2832U射频信号处理芯片时，可以将有用信号变频为基带信号，并且对基带信号进行低通滤波处理，以获得I/Q信号，对I/Q信号进行重新采样，得到所述数字信号，并通过USB转接口将数字信号发送至数据传输单元。

可选的，所述数据传输单元为USB模块，所述USB模块具有USB高速传输模式，USB高速传输模式的最高数据传输速率为60MB/s，可以满足ADS-B接收机的采样率的要求。

在一种可能的实施方式中，ADS-B接收机中的晶振模块24包括：第一晶振241和第二晶振242，其中，

第一晶振241与射频信号处理芯片222连接；第二晶振242与单片机连接；

第一晶振241用于，向射频信号处理芯片222提供第一工作频率；第二晶振242用于，向单片机23提供第二工作频率。

可选的，所述第一晶振241向射频信号处理芯片222提供的第一工作频率可以为28.8兆赫兹，所述第二晶振242向单片机23提供的第二工作频率为25兆赫兹。

在一种可能的实施方式中，ADS-B接收机中的电源模块25包括：第一电源251和第二电源252，其中，

第一电源251分别与射频信号处理芯片222和单片机23连接；第二电源252与调谐器221连接；

第一电源251用于，向射频信号处理芯片222和单片机23提供第一工作电压；第二电源252用于，向调谐器221提供第二工作电压。

可选的，第一电源251向射频信号处理芯片222和单片机23提供的第一工作电压为5伏，第二电源252向调谐器221提供的第二工作电压为3.3伏。

在一种可能的实施方式中，ADS-B接收机还包括：存储器26，其中，

存储器26分别与单片机23和第二电源252连接；

单片机23用于，向存储器26发送原始报文信息；存储器26用于，接收、并存储原始报文信息。

可选的，所述存储器26可以为W25Q256存储器，还可以为其他满足需求的存储器。其中，W25Q256存储器的存储容量256Mb，支持串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)，最高工作频率可以为104MHz。

在实际应用中，存储器26为W25Q256存储器、单片机23为STM32H7系列单片机芯片时，W25Q256存储器可以与STM32H7系列单片机芯片的Quad-SPI存储器接口。

在上述任意一个实施例的基础上，下面结合图4对本发明提供的ADS-B接收机作进一步的详细说明，具体的，请参见图4。

图4为本发明实施例提供的ADS-B接收机的结构示意图三。在图3的基础上，请参见图4，所述ADS-B接收机还可以包括蓝牙模块27，其中，

蓝牙模块27分别与单片机23和第二电源252连接；

单片机23还用于，向蓝牙模块27发送原始报文信息；第二电源252用于，向蓝牙模块27提供第二工作电压。

在一种可能的实施方式中，所述ADS-B接收机还包括：显示模块78，其中，

显示模块28和蓝牙模块27通过蓝牙建立链接；

蓝牙模块27用于，接收原始报文信息，并将原始报文信息发送至显示模块28；所述显示模块28用于，接收、并显示原始报文信息。

可选的，所述蓝牙模块27可以为低功耗CC2541蓝牙芯片，还可以为其他满足需求的蓝牙芯片。

需要说明的是，CC2541蓝牙芯片配置有256Kb空间，遵循V4.0BLE蓝牙规范，支持AT指令，用户可根据需要更改串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。而且，CC2541蓝牙芯片支持通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口，具有成本低、体积小、具功耗低、收发灵敏高等优点。

可选的，所述显示模块可以液晶显示屏、也可以为包括显示屏的电子设备(例如，手机，电脑等)。

需要说明的是，在显示模块为包括显示屏的电子设备时，电子设备中安装有应用程序，所述蓝牙模块27可以将原始报文信息以广播的方式发送给应用程序，从而使得电子设备可以显示原始报文信息。

可选的，电子设备中应用程序还可以发送的固件升级数据包，对相应的芯片进行升级。

例如，电子设备中应用程序可以向蓝牙模块27发送单片机升级数据包，从而使得单片机可以根据单片机升级数据包进行升级。

可选的，所述ADS-B接收机开始工作时，需要进行初始化，在初始化完成后，开始工作。其中，所述初始化处理主要包括对单片机的系统初始化、数据传输单元的初始化、存储器初始化、蓝牙模块的初始化、射频信号处理芯片的初始化、以及ADS-B接收机的数据解析初始化准备工作等。所述RTL2832的初始化包括设置增益、频率、采样率和循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)等。

本发明实施例提供的ADS-B接收机的尺寸为83mm*42mm*12mm，重量0.12kg，可以处理频率1090MHz的无线信号，天线的增益为-0.28dBi，数据处理延迟小于9ms，每秒处理大约3100个报文，可以通过蓝牙对原始报文信息进行广播。而且所述ADS-B接收机满足Do-260B标准，支持Do-260B标准中的DF17和DF18数据报文，进而使得所述ADS-B接收机的应用范围更广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例方案的范围。