ADS-B系统由于其巨大的民用价值和潜在军事应用价值,成为近年来航空监视领域的热点发展方向之一。随着航天技术特别是微小卫星技术的蓬勃发展和日趋成熟,基于微小卫星平台的星载ADS-B系统为大范围、全天候、全天时的航空监测任务提供了可能,且具有成本低、可快速组装、测试、发射、应用以及便于维护升级等显著优势。相对于传统的地面ADS-B系统,星载ADS-B系统具有覆盖范围广的特点,但也存在星载接收ADS-B时多信号冲突严重和信噪比低的问题,严重制约了系统的接收性能。针对以上问题,本文对星载接收ADS-B信号的特点进行了详细分析,在“天拓三号”星载ADS-B载荷的基础上,重点对如何提高系统的接收性能进行了研究。全文的主要工作如下:首先,对星载ADS-B系统的特点进行了研究,建立了系统的检测概率模型,对“天拓三号”星载ADS-B载荷的在轨接收情况进行了简要分析。从ADS-B系统的相关技术标准出发,分析了ADS-B信号在大气层中的衰减和衰落、多普勒频移和信号链路预算。基于Aloha协议建立了单波束和多波束接收时的信号冲突模型,分析了信道同频干扰问题,给出了系统检测概率和用户需求之间的关系式。分析了“天拓三号”星载ADS-B在轨三年来的工作情况,为后续提高系统接收性能指明了方向。其次,分别从接收天线和波束设计、数字多波束接收和高效解调算法、混叠信号分离三个方面对提高星载ADS-B检测性能的关键技术展开了研究。(1)对星载ADS-B接收机天线设计和波束成形技术进行了研究。从2020年全球航空器监视任务出发,分析了星载ADS-B系统对接收天线和波束数量的要求。提出了一种基于全球航空器密度分布的自适应多波束成形算法。该方法通过对全球航空器密度的分析,利用遗传算法优化多波束的覆盖范围,之后控制相控阵天线中每个阵元的幅度和相位,形成特定指向和大小的波束,从而提高了顺时检测概率和水平,同时保持了星载ADS-B系统覆盖范围广的优点。(2)对星载ADS-B数字多波束接收和解调算法进行了研究。针对星载ADS-B信号衰减严重和多信号冲突的问题,提出了一种数字多波束接收方案,利用相控阵天线和数字化多通道接收机,在数字域形成高增益的多个点波束,对波束空间构型进行了优化。在解调算法上采用联合数据位的帧头匹配滤波算法提高了信号检测和位定时的准确度,基于多点振幅采样法的比特判决方法和利用置信度进行数据纠错的方法进一步减小了解调算法对信噪比的要求。(3)对星载ADS-B混叠信号盲分离算法进行了研究。针对不可避免的信号冲突问题,研究了基于阵列天线和单天线的信号盲分离方法。首先,分析了基于阵列天线分离星载ADS-B冲突信号的可行性,以及对冲突信号功率和方向的要求。其次,考虑到微小卫星平台接收天线数目和大小的限制,提出了基于功率差值分离和重构抵消分离的盲分离方法来分离两个冲突信号,并通过仿真分析验证了该方法的有效性。