一、ADSBsharp

(前言：NativeMethods 原生方法)
主程序（与sdrsharp类似）
可以很容易发现这些文件夹里的程序对应的就是你要使用到的SDR设备，它们也会有简单的硬件配置界面的代码，但是更重要的是，它们的内部都分别有NativeMethods.cs这个文件代码开头都会DllImport，这是用来读入设备对应的.dll文件的（相当于linux中的.so文件，如果是hackrf就相当于在读libhackrf.so），这样就可以在c#里直接调用设备驱动提供的函数接口了。

RTLSDR文件夹中调用的层级结构是：RTLControllerDialog.cs（界面代码）->RTLSDRIO.cs->RtlDevice.cs->NativeMethods.cs->rtlsdr的驱动dll（这个dll是librtlsdr.c及其配套程序在Windows下编译出来的）。

其实，如果是初学者自己写程序的话，完全可以把中间的RTLSDRIO.cs、RtlDevice.cs、NativeMethods合并到界面代码中，直接在界面代码里调硬件驱动的API函数也是可以的。

第三类是纯算法的文件夹，如DNR（语音降噪）、Radio（各类解调算法）。这一类算法代码是SDR的精华，我们会重点讲解。

除这三类之外，还有一些文件夹也挺有意思，比如WavRecorder，主要用于实现录音功能，包括界面和对磁盘的写入代码。Common文件夹实现了一些接口，用于给其它新加入的模块集成，这样程序更加模块化，这样要对这个SDRSharp增加删除一些自定义模块时会更加灵活一些。初学者不需要太关心这个文件夹。

二、AdsbSharp程序解析

（1）

1090ES模式下ADS-B接收机解码系统设计

【作者】张成龙；
【导师】张朝柱；
【作者基本信息】哈尔滨工程大学，信息与通信工程， 2015，硕士

主题思想：

从硬件获得指定长度的数据，数据是byte*类型（数据范围为（0~2^8=255），因为是AD的量化位数位 8bits），长度readLength = 16 * 1024;
数据由byte*类型转换成Complex *形式，ptr->Imag = *buf++ * 10 - 1275, ptr->Real = *buf++ * 10 - 1275,(数据范围为(0_{255)*10-1275=(-1275}+1275)), 长度为 readLength/2 = 8 * 1024=8192；
对数据进行处理；包括：（1）复数转换成模值的平方；（2）判断帧头的位置（即提取前导符）；（3）提取帧头后面对应长度的消息（112 bits(长码)或56 bits（短码）对该消息进行提出处理（提取不同的类型和获取ICAO号以及长短码校验等））;
绑定委托输出，作为服务器的发送数据进行输出。

其中第3点对消息的处理由很多技巧：
（1）把每次由复数转换成的当前模值循环存储在一个数组中，数组长度位 帧长加消息位长度 即16+1122=240；
（2）判断当前模值所在数组的下一数据是否是帧头的开始（判断该数据和后面的数据共16位，是否满足帧头校验）（注意： 该数组初值为0，该数组要填充满后才开始，且该数据（帧头首位）与0比较，是否满足对应的帧头要求）；
（3）确定帧头的首位位置后，对模值数组数据（1122个）进行PPM解调，且解调的数据（0或者1，共112个）放在帧数组 _frame[112/8=14]（8解调数据个组成_frame数组的一个数据）中；
（4）然后在根据数据的定义，解码数据帧。此处用到ICAO号作用唯一标识构建字典类型

Dictionary<uint, int> _candidateICAOs 和Dictionary<uint, ulong> _icaos

_candidateICAOs 用来存储ICAO号和对应的飞机航机点数；其中界面中的 confidenceLevel 对应于飞机航迹点数。其中，如果 if (_candidateICAOs.Count > 500000)，即存储的飞机数大于5W条，则更新该字典，更新规则是

_candidateICAOs = _candidateICAOs.Where(pair => pair.Value > 1).ToDictionary (pair => pair.Key, pair => pair.Value - 1);

即点数大于1飞机ICAO重新写入(小于2个点的都舍弃)，对应的点数值都减去1。 _candidateICAOs的主要作用是用来判断某架飞机（对应的ICAO）的航迹点数是否满足大于等于confidenceLevel，（即点数大于4.用来完成数据的校验），然后才能采取后续操作输出对应的数据帧_frame。

_icaos用来存储ICAO号和当前时间（利用对应的数据量等效于时间，含义即该飞机出现的时间）；
//即10秒钟更新一次字典，更新的规则是把120秒之内的数据重新写入字典，大于120秒的数据则舍弃。时间的控制用数据量来控制。（采样率为OneSecond=2M，120秒对应的采样点数位timeoutTicks = _timeout * OneSecond，_ticks 用来表示总共处理的采样点数）即用来保存120秒之内的飞机 ICAO。主要用来120秒没是否有数据（_icaos.ContainsKey(icao)）。满足才能进行后续输出数据帧_frame。

   if (_ticks % (10 * OneSecond) == 0) // Happens every 10sec  达到十秒的数据量时var timeoutTicks = _timeout * OneSecond;// 120s_icaos = _icaos.Where(pair => (int) (_ticks - pair.Value) < timeoutTicks).ToDictionary(pair => pair.Key, pair => pair.Value);

利用CRC对数据进行校验，无错误返回 0（共112bits 信息位88bits, 校验位 112-88=24bits）

// CRC码计算及校验原理的最通俗诠释 https://blog.csdn.net/xianjuke008/article/details/109026335?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~baidujs_utm_term~default-0.pc_relevant_baidujshouduan&spm=1001.2101.3001.4242private static uint GetLongFrameParity(byte[] frame){// frame的大小位 112bits,其中校验位 24bits  信息位 112-24=88bits，利用移位法实现多项式的相除（异或）var data = (uint)(frame[0] << 24) | (uint)(frame[1] << 16) | (uint)(frame[2] << 8) | frame[3];var data1 = (uint)(frame[4] << 24) | (uint)(frame[5] << 16) | (uint)(frame[6] << 8) | frame[7];var data2 = (uint)(frame[8] << 24) | (uint)(frame[9] << 16) | (uint)(frame[10] << 8);//补充形成32bitsfor (var i = 0; i < 88; i++){if ((data & 0x80000000) != 0)//判断 data 首位是否位 1{data ^= Polynomial;// 与生成多项式 异或}data <<= 1; // 左移 1bit，后面补 0if ((data1 & 0x80000000) != 0){data |= 1; // 最后一bit 与1 或}data1 <<= 1; // 左移 1bitif ((data2 & 0x80000000) != 0){data1 |= 1;}data2 <<= 1;}var result0 = (byte)(data >> 24);// 取出前 8bitsvar result1 = (byte)((data >> 16) & 0xff);// 取出中间 8bits，关键是byte为8bits 对数据进行截断处理 只取8bitsvar result2 = (byte)((data >> 8) & 0xff); // 取出中间靠后 8bits// 验证与检验位的是否相等var sum = (uint) ((result0 ^ frame[11]) << 16) | (uint) ((result1 ^ frame[12]) << 8) | (uint)(result2 ^ frame[13]);return sum;}


## 程序解析(数据传输流程：从两头往中间过度)private static readonly uint _readLength = 16 * 1024;//每次处理的数据量（1） NativeMethods.rtlsdr_read_async(_dev, _rtlCallback, (IntPtr) _gcHandle, 0, _readLength);_rtlCallback=RtlSdrSamplesAvailable;（2） private static void RtlSdrSamplesAvailable(byte* buf, uint len, IntPtr ctx);（3） private void ComplexSamplesAvailable(Complex* buffer, int length);//数据长度已经变为 _readLength/2=8*1024=8192(4) SamplesAvailable(this, _eventArgs);实现由byte*类型的数据到 Complex*类型的数据，由三个参数变成两个参数。输出 (this, _eventArgs)参数。（this没有意义，SamplesAvailable 是 public delegate void SamplesAvailableDelegate(object sender, SamplesAvailableEventArgs e)类型的事件）
（5）该委托事件绑定的函数是
_rtlDevice.SamplesAvailable += rtlDevice_SamplesAvailable;
（6）对应的实现函数为：
private void rtlDevice_SamplesAvailable(object sender, SamplesAvailableEventArgs e){_callback(this, e.Buffer, e.Length);}
（7）_callback是该委托的实例化 public unsafe delegate void SamplesReadyDelegate(object sender, Complex *data, int length);（8）   _callback = callback;
callback是 委托类型 (SamplesReadyDelegate callback)；
（9）_callback  的类型来自于 _rtlDevice.Start(rtl_SamplesAvailable);的输入函数rtl_SamplesAvailable；#region Samples Callbackprivate void rtl_SamplesAvailable(object sender, Complex* buf, int length){for (var i = 0; i < length; i++){//length=8192=8*1024var real = buf[i].Real;var imag = buf[i].Imag;var mag = real * real + imag * imag;_decoder.ProcessSample(mag);}}#endregion（10）后续的解码public void ProcessSample(int mag){_ticks++;if (_ticks % (10 * OneSecond) == 0) // Happens every 10sec  十秒处理更新一次{var timeoutTicks = _timeout * OneSecond;//只刷新保存不同飞机的 最近 120S 的数据，最近120秒的飞机进行保存，即只保存最近120S的飞机ICAO_icaos = _icaos.Where(pair => (int) (_ticks - pair.Value) < timeoutTicks).ToDictionary(pair => pair.Key, pair => pair.Value);}if (_reset){_icaos.Clear();_candidateICAOs.Clear();_reset = false;}_candidate[_candidateHead] = mag;//每次处理的数据点都放在数组_candidate[16+112*8]，循环填充，长度不变_candidateHead = (_candidateHead + 1) % _candidate.Length;//校验下个数据是否是帧头（数据处理的很有技巧性NB）if (IsPreambleValid()){ReadData();}}（11）解码后输出对应的满足条件的数据帧
FrameReceived(_frame, frameBitLength / 8);
（12）完成数据的传输导出_decoder.FrameReceived += delegate(byte[] frame, int length){ Interlocked.Increment(ref _frameCount);                                              _frameSink.FrameReady(frame, length); };

// 帧头校验public bool IsPreambleValid(){var lastOne = 0;var lastZero = 0;var queuePtr = _candidateHead;for (var i = 0 ; i < _preamble.Length ; i++){var mag = _candidate[queuePtr];queuePtr = (queuePtr + 1) % _candidate.Length;if (_preamble[i] == 1){if (mag > lastZero){lastOne = mag;}else{return false;}}else{if (mag < lastOne){lastZero = mag;}else{return false;}}}return true;}

// 数据解调 即 PPM（脉冲编码调制解码）private void ReadData(){var queuePtr = (_candidateHead + PreambleLengthBits) % _candidate.Length;Array.Clear(_frame, 0, _frame.Length);var frameBitLength = 0;var lastMag = 0f;var lastAvg = 0f;for (var i = 0; i < LongFrameLengthBits * 2; i++){var mag = (float) _candidate[queuePtr];queuePtr = (queuePtr + 1) % _candidate.Length;if (i % 2 != 0){//if (i == frameBitLength * 2 - 1 && _frame[0] == 0x5d && _frame[1] == 0x3c && _frame[2] == 0x4d && _frame[3] == 0xd2)//{//    Console.WriteLine("Ba333");//}var avg = (mag + lastMag) * 0.5f;if (lastAvg > 0f){var correction = -CorrectionFactor * (avg - lastAvg) / avg;if (correction > 0){mag += correction;avg = (mag + lastMag) * 0.5f;}}lastAvg = avg;var bit = lastMag > mag ? 1 : 0;var frameBitPosition = i / 2;if (bit == 1){var index = frameBitPosition / 8;var shift = 7 - (frameBitPosition % 8);_frame[index] += (byte) (1 << shift);}if (frameBitPosition == 7){if (_frame[0] == 0){return;}var df = (_frame[0] >> 3) & 0x1f;frameBitLength = df >= 16 ? LongFrameLengthBits : ShortFrameLengthBits;}#region 已经运行到该数据帧的末端，形成完整的一帧if (frameBitLength > 0 && frameBitPosition == frameBitLength - 1){var length = frameBitLength / 8;if (_frame[length - 1] == 0 && _frame[length - 2] == 0 && _frame[length - 3] == 0){return;}var icao = GetICAOAddress(_frame);var df = (_frame[0] >> 3) & 0x1f;if (df == 17 || df == 18){if (GetLongFrameParity(_frame) != 0){UpdateConfidenceList(icao);return;}}else if (df == 11){if (GetShortFrameParity(_frame) != 0){UpdateConfidenceList(icao);return;}}else if (!_icaos.ContainsKey(icao)){if (!UpdateConfidenceList(icao)){return;}}_icaos[icao] = _ticks;_candidateICAOs.Remove(icao);if (FrameReceived != null){FrameReceived(_frame, frameBitLength / 8);//数据委托输出 绑定函数输出}return;}//#endregion}lastMag = mag;}}


```csharp
//获取ICAO 号，数据帧的第1 2 3 字节public static uint GetICAOAddress(byte[] frame){uint icao;var df = (frame[0] >> 3) & 0x1f;if (df == 11 || df == 17 || df == 18){icao = (uint) (frame[1] << 16) | (uint) (frame[2] << 8) | frame[3];}else{icao = df >= 16 ? GetLongFrameParity(frame) : GetShortFrameParity(frame);if (icao == 0){icao = (uint) (frame[1] << 16) | (uint) (frame[2] << 8) | frame[3];}}return icao;}

//完成长帧校验 112bits,输出是否为 0private static uint GetLongFrameParity(byte[] frame){var data = (uint)(frame[0] << 24) | (uint)(frame[1] << 16) | (uint)(frame[2] << 8) | frame[3];var data1 = (uint)(frame[4] << 24) | (uint)(frame[5] << 16) | (uint)(frame[6] << 8) | frame[7];var data2 = (uint)(frame[8] << 24) | (uint)(frame[9] << 16) | (uint)(frame[10] << 8);for (var i = 0; i < 88; i++){if ((data & 0x80000000) != 0)//（与操作运算符） data 的首字节是否为 1{data ^= Polynomial;//异或}data <<= 1;//左移1位  data =data<< 1;if ((data1 & 0x80000000) != 0){data |= 1;//或}data1 <<= 1;if ((data2 & 0x80000000) != 0){data1 |= 1;}data2 <<= 1;}var result0 = (byte)(data >> 24);var result1 = (byte)((data >> 16) & 0xff);var result2 = (byte)((data >> 8) & 0xff);var sum = (uint) ((result0 ^ frame[11]) << 16) | (uint) ((result1 ^ frame[12]) << 8) | (uint)(result2 ^ frame[13]);return sum;}

// 有MainForm程序进入接收数据程序
（1） class MainForm 下有startBtn_Click事件
（2）StartDecoding方法，包括建立数据服务器和接收数据部分；
（3）接收数据并处理部分包括：
RtlSdrIO _rtlDevice = new RtlSdrIO(); // RtlSdrIO：Start进入硬件接收数据程序和rtl_SamplesAvailable数据的解析
_rtlDevice.Start(rtl_SamplesAvailable);//
private void rtl_SamplesAvailable(object sender, Complex* buf, int length) { _decoder.ProcessSample(mag);}//进入对数据的解析
//函数原型为：RtlSdrIO ：
public void Start(SamplesReadyDelegate callback)；

public unsafe delegate void SamplesReadyDelegate(object sender, Complex *data, int length);
private SamplesReadyDelegate _callback;
由三参数转换成两个参数（为事件，为后续委托绑定奠定基础）

private void rtlDevice_SamplesAvailable(object sender, SamplesAvailableEventArgs e)
{
_callback(this, e.Buffer, e.Length);
}

// Start执行相应的接收数据线程,从硬件获取数据
class RtlDevice： _worker = new Thread(StreamProc);
NativeMethods.rtlsdr_read_async(_dev, _rtlCallback, (IntPtr) _gcHandle, 0, _readLength);
_rtlCallback：
private static readonly RtlSdrReadAsyncDelegate _rtlCallback = RtlSdrSamplesAvailable;
private static void RtlSdrSamplesAvailable(byte* buf, uint len, IntPtr ctx){ instance.ComplexSamplesAvailable(instance._iqPtr, instance._iqBuffer.Length);};// 完成由byte* buf转换成Complex* buf类型，其中是两个参数
private void ComplexSamplesAvailable(Complex* buffer, int length)
{
if (SamplesAvailable != null)
{
_eventArgs.Buffer = buffer;
_eventArgs.Length = length;
SamplesAvailable(this, _eventArgs);//复数到事件的转换
}
}
public event SamplesAvailableDelegate SamplesAvailable;
public delegate void SamplesAvailableDelegate(object sender, SamplesAvailableEventArgs e);
上述是完成由硬件接收数据到事件函数的转换；

   从硬件获取处理后的处理：（1）获取的是复数，转换成模值；（2）放在一个数组里面_candidate[16+112*2=240];循环填充对应的模值(3) 首先判断帧头的存在及其位置     （4）找出帧头后，对后面的信息进行解码 （PPM解码规则：数据由高到低为1，由低到高为0），码元（bit）个数为112（长码）或56（短码）.（5）   数据解码到最后一帧完成后 委托输出 FrameReceived(_frame, frameBitLength / 8);（6）对接收到的数据帧变成字符串进行转发处理var sb = new StringBuilder();sb.Append("*");for (var i = 0; i < actualLength; i++){sb.Append(string.Format("{0:X2}", frame[i]));}sb.Append(";\r\n");

// AdsbReader的数据输出 不同的端口输出不同的格式，
#781A23,B10ZK   ,34.769943,112.475561,2700,115.4,351.03,0,2021-07-25 21:17:28.675,$
#781038,CHB6265 ,35.677826,113.727379,24025,419.5,58.85,0,2021-07-25 21:17:30.134,$
#7818A2,CDC8980 ,34.860901,112.082800,28275,454.7,58.58,0,2021-07-25 21:17:30.310,$
#780450,CCA1307 ,34.978867,112.481895,40725,492.2,196.89,0,2021-07-25 21:17:30.401,$#7804D4,CBJ5810 ,35.284973,112.620621,29425,487.9,203.04,0,2021-07-25 21:17:30.302,$
#780E93,KNA8246 ,35.333176,112.639618,27100,461.0,238.48,-64,2021-07-25 21:17:31.154,$
#781038,CHB6265 ,35.679428,113.730640,24025,419.5,58.85,0,2021-07-25 21:17:31.249,$#781BA8,CES6386 ,35.014526,112.002140,29350,487.4,238.59,0,2021-07-25 21:17:24.048,$#781A23,B10ZK   ,34.771317,112.475225,2700,115.7,347.52,0,2021-07-25 21:17:31.351,$
#7804D4,CBJ5810 ,35.284103,112.620220,29425,487.9,203.04,0,2021-07-25 21:17:30.770,$
#7807F0,B9587   ,34.909149,112.366090,3425,109.2,183.67,-64,2021-07-25 21:17:29.401,$
#780450,CCA1307 ,34.974426,112.480213,40725,492.2,196.89,0,2021-07-25 21:17:32.097,$

$DISERVER:CLIENT:VATSIM FSD V3.09:abcdef@N:CDG4804:0343:1:34.76376:112.52982:26600:413:156:0$CRCDG4804:CLIENT:RN:B738 B-5516::1
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// AdsbSharp数据输出 TcpIP: 47806
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*8D78087C99097E1D3004433091D9;
*8D780C905877035ABE9AD63FEBFF;
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*8D78059F58AB47042E05A9064372;
*8D7807E15829732D22A01DBBF7DA;

（一）查验可用设备

（二）配置设备及界面参数

（三）响应按钮单击事件

（1）完成服务器端的设定，以便于完成数据的发送

（2）接收从硬件端口传送的数据

//— RtlSdrIO _rtlDevice = new RtlSdrIO();
public void Start(SamplesReadyDelegate callback);
_rtlDevice.Start(rtl_SamplesAvailable);

（3）对接收的数据及进行解析

接收的数据：

*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*8D781448588B06E5E5E78692DA93;
*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*8D781448E109B1000000000F2EC5;
*02E19534294224;
*02E19130115EB5;
*5D781448C3987D;
*02E61534F17FC7;
*8D781448EA340864B13C08FF688E;
*02E19534294224;
*200011301786FF;
*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*5D7806EFC64C29;
*02E19534294224;
*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*8D781448588B0349908747820B1C;
*8D7806EF58AB435A36979B4C562C;
*5D781448C3987D;
*A000113010030A80F5000029264E;
*A0001130B3F80030A8000047F307;
*A000113080529D353FFCE1C49761;
*A0001130963A4D2D600C005ED5C5;
*02E19130115EB5;
*5D7806EFC64C29;
*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*02E19130115EB5;
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*A0001130B3F80030A8000047F307;
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*8D7806EF58AB46F6BFF7EAFB97C1;
*02E61130C96356;
*02E19130115EB5;
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*8D78144899096B1BB0043F0530C7;
*280009B1DFDEA7;
*5D7806EFC64C29;
*8D781448F82300060049B83B479F;
*02E19534294224;
*02E19534294624;
*A0001534C0A8002F8C0000481613;
*A000153480329F34FFFCE302C738;

三、dump 1090的使用

dump1090.exe --device-index 1 --interactive --net  --net-beast

dump1090.exe  --interactive*5d780d585dc125;CRC: 5dc125 (ok)DF 11: All Call Reply.Capability : Level 2+3+4 (DF0,4,5,11,20,21,24,code7 - is on airborne)ICAO Address: 780d58*8d780d58587176d9e653a62b36c3;CRC: 2b36c3 (ok)DF 17: ADS-B message.Capability : 5 (Level 2+3+4 (DF0,4,5,11,20,21,24,code7 - is on airborne))ICAO Address : 780d58Extended Squitter Type: 11Extended Squitter Sub : 0Extended Squitter Name: Airborne Position (Baro Altitude)F flag : oddT flag : non-UTCAltitude : 21575 feetLatitude : 93427 (not decoded)Longitude: 21414 (not decoded)*8d780d589940a131488c2c5ec41c;CRC: 5ec41c (ok)DF 17: ADS-B message.Capability : 5 (Level 2+3+4 (DF0,4,5,11,20,21,24,code7 - is on airborne))ICAO Address : 780d58Extended Squitter Type: 19Extended Squitter Sub : 1Extended Squitter Name: Airborne VelocityEW direction : 0EW velocity : 161NS direction : 0NS velocity : 394Vertical rate src : 0Vertical rate sign: 1Vertical rate : 35*8d780d4b588f8358c0f3c89d206f;CRC: 9d206f (ok)DF 17: ADS-B message.Capability : 5 (Level 2+3+4 (DF0,4,5,11,20,21,24,code7 - is on airborne))ICAO Address : 780d4bExtended Squitter Type: 11Extended Squitter Sub : 0Extended Squitter Name: Airborne Position (Baro Altitude)F flag : evenT flag : non-UTCAltitude : 27600 feetLatitude : 109664 (not decoded)Longitude: 62408 (not decoded)

四、

主程序

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