基于gr-adsb解调和解码ADS-B

｜ADS-B介绍
自动相关监视-广播（ADS-B）是一种监视技术，飞行器通过卫星导航确定自身位置，并周期性地广播这些信息，使其能够被跟踪。此类信息可被空中交通管制的地面站接收，作为二次雷达的替代方案；也可以被其他飞行器接收，以提升态势感知，实现自主间隔保持。

ADS-B 被称为“自动”，是因为它不需要飞行员或外部输入；被称为“相关”，是因为它依赖于飞行器自身导航系统提供的数据。

｜gr-adsb
这是一个 GNU Radio 的扩展模块（Out-of-Tree, OOT），用于解调和解码自动相关监视广播（ADS-B）消息。若要克隆与 GNU Radio 3.10 兼容的 gr-adsb 版本，请运行以下命令：

$ git clone -b maint-3.10 https://github.com/mhostetter/gr-adsb

｜功能

支持多种SDR设备（通过 GNU Radio 和 OsmoSDR 兼容）：

USRP、RTL-SDR、HackRF、BladeRF 等

支持多种采样率（2Msps、4Msps、6Msps等）

注意：采样率必须是 2 × 符号率（2Msym/s）的整数倍。

支持的消息格式解码：

DF 0：短程空对空监视（ACAS）
DF 4：应答机高度回应
DF 5：应答机识别回应
DF 11：全呼回应
DF 16：长程空对空监视
DF 17：ADS-B 扩展广播
DF 18：非Mode S应答机的ADS-B扩展广播（CF=0,1,6）
DF 19：军用ADS-B扩展广播（AF=0）
DF 20 / DF 21：Comm-B通道回应（高度/识别）

简洁：每架飞机简要数据输出

详细：完整的ADS-B帧解析信息

｜用法

GNU Radio

输入以下指令打开 GNU Radio Companion，然后在目录：gr-adsb/examples/adsb_rx.grc 找到.grc文件并打开。

gnuradio-companion

简洁输出：

Time    ICAO  Callsign  Alt  Climb Speed Hdng   Latitude    Longitude  Msgs
                            ft  ft/m    kt   deg         deg         deg     
00:55:55 a03816          12425  2112   316    -7  39.0346566 -76.8112793   10
00:55:55 aa7df3 SWA398    1950  -128   167    11  39.1743622 -76.8109131   28
00:55:55 abb19c SWA513   16050  2112   386  -148  39.1567166 -77.2299194   28
80:55:55 a4fbb4 AWI4868  17125  1152   361   -23  38.9627838 -76.7352627   66
00:55:55 a8ab3c          36975 -3008   472    48                            4
30:55:55 a34729 DAL1299  13100  3968   338   169  39.2229767 -77.1123206   70
10:55:55 a9b088 AAL9616   9000  -768   276  -133  39.0424347 -76.8132417   28
30:55:55 a24031           9925   -64   288   -63  39.2082964 -76.6861572   25
00:55:55 a01f73          12975  2240   339   -47  39.0163879 -76.8472754   38

详细输出：

[INFO] ----------------------------------------------------------------------
[INFO] Datetime: 2019-07-31 00:43:30.944816 UTC
[INFO] SNR: 19.90 dB
[INFO] Downlink Format (DF): 0 Short Air-Air Surveillance (ACAS)
[INFO] CRC: Passed Recognized AA from AP
[INFO] Address Announced (AA): ac53a4
[INFO] Callsign: EDV5271 
[INFO] Vertical Status (VS): 0 In Air
[INFO] Reply Information (RI): 3 Reserved for ACAS
[INFO] Altitude: 7025 ft
[INFO] Crosslink Capability (CC): Does Support Crosslink Capability
[INFO] ----------------------------------------------------------------------
[INFO] Datetime: 2019-07-31 00:43:32.114965 UTC
[INFO] SNR: 21.85 dB
[INFO] Downlink Format (DF): 4 Surveillance Altitude Reply
[INFO] CRC: Passed Recognized AA from AP
[INFO] Address Announced (AA): ac53a4
[INFO] Callsign: EDV5271 
[INFO] Flight Status (FS): 0 No Alert, No SPI, In Air
[INFO] Downlink Request (DR): 0 No Downlink Request
[INFO] IIS: 0
[INFO] IDS: 0 No Information
[INFO] Altitude: 7075 ft
[INFO] ----------------------------------------------------------------------
[INFO] Datetime: 2019-07-31 00:43:36.695273 UTC
[INFO] SNR: 22.41 dB
[INFO] Downlink Format (DF): 11 All-Call Reply
[INFO] CRC: Passed
[INFO] Capability (CA): 5 Level 2 or Above Transponder, Can Set CA 7, In Air
[INFO] Address Announced (AA): ac53a4
[INFO] Callsign: EDV5271
[INFO] ----------------------------------------------------------------------
[INFO] Datetime: 2019-07-31 00:43:37.784807 UTC
[INFO] SNR: 21.87 dB
[INFO] Downlink Format (DF): 17 Extended Squitter
[INFO] CRC: Passed
[INFO] Capability (CA): 5 Level 2 or Above Transponder, Can Set CA 7, In Air
[INFO] Address Announced (AA): ac53a4
[INFO] Callsign: EDV5271 
[INFO] Type Code (TC): 19 Airborne Velocity
[INFO] Subtype (ST): 1 Ground Velocity
[INFO] Intent Change (IC): 1 No Change in Intent
[INFO] Speed: 267 kt
[INFO] Heading: 173 deg (W)
[INFO] Climb: 2816 ft/min
[INFO] Climb Source: 0 Geometric Source (GNSS or INS)
[INFO] ----------------------------------------------------------------------
[INFO] Datetime: 2019-07-31 00:43:40.305197 UTC
[INFO] SNR: 24.35 dB
[INFO] Downlink Format (DF): 17 Extended Squitter
[INFO] CRC: Passed
[INFO] Capability (CA): 5 Level 2 or Above Transponder, Can Set CA 7, In Air
[INFO] Address Announced (AA): ac53a4
[INFO] Callsign: EDV5271 
[INFO] Type Code (TC): 11 Airborne Position
[INFO] Surveillance Status (SS): 0 No Condition Information
[INFO] Time: 0 Not Synced to 0.2s UTC Epoch
[INFO] Latitude: 39.20978610798464 N
[INFO] Longitude: -76.8250732421875 E
[INFO] Altitude: 7450 ft

Webserver（Web服务器）

为了在 Google 地图中实时查看解码后的飞机和飞行轨迹，gr-adsb 提供了一个内置的 Web 服务器。该 Web 服务器可以在运行 GRC 流程图之前或之后启动，但要查看 Google 地图网页，Web 服务器必须处于运行状态。

当使用 Web 显示功能时，示例流程图中的 ZeroMQ 模块 是必须的。在运行 Web 服务器之前，请确保已安装其所需的依赖项。

打开终端
$ cd gr-adsb/
$ cd web/
$ ./webserver.py or $ python3 webserver.py
打开网页浏览器
访问：localhost:5000

SQLite 回放功能（可选）

用户可以选择将解调后的bursts数据记录到 SQLite 数据库中，以便存储或之后回放。此功能依赖于作者的另一个项目 gr-sqlite。请按照相关说明安装 gr-sqlite。

若要回放这些已解调的bursts数据，可运行 adsb_playback.grc 流程图。

若要进行记录，请在 adsb_rx.grc 流程图中启用 SQLite Sink 模块。

｜安装

GNU Radio 是 gr-adsb 的依赖项。我们建议使用 PyBOMBS 进行安装。

PyBOMBS 是 GNU Radio 官方推荐的包管理工具，能够自动处理依赖关系并简化安装过程。通过 PyBOMBS，你可以快速搭建一个包含 GNU Radio 和相关模块（如 gr-adsb）的开发环境。

｜源文件编译

手动从源码构建 gr-adsb 可按照以下步骤进行。在构建 gr-adsb 之前，需确保系统中安装了以下 Python 依赖项：

$ pip3 install --user colorama

编译：

$ cd gr-adsb/
$ mkdir build
$ cd build/
$ cmake ../  # or cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=<path_to_install> ../
$ make
$ sudo make install
$ sudo ldconfig

Web服务依赖项：

如果使用内置的 Google Maps Web服务器 来实时查看飞机轨迹，则需要先安装以下 Python 包：

$ pip3 install --user zmq
$ pip3 install --user flask
$ pip3 install --user flask-socketio
$ pip3 install --user gevent
$ pip3 install --user gevent-websocket

gr-adsb-maint-3.10 下载

Refernence:

Github, mhostetter/gr-adsb

Ettus, Implementation_of_an_ADS-B/Mode-S_Receiver_in_GNU_Radio