作为下一代空中交通运输系统和自由飞行的重要组成部分,广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）已然得到了广泛应用。ADS-B是一种新兴的技术,兼具通信、导航、监视的功能,显著提高了空中交通管制的能力和效率。然而,在一些偏远和极端地区,例如海洋和极地,由于无法架设地面基站,给空中监管带来了困扰。为此,星载ADS-B应用作为一种有效的解决方案,引起了人们极大的兴趣。卫星接收ADS-B信号为实现全球化空中监视提供了可能,同时也不可避免地面临两大挑战。首先,在卫星覆盖范围内,不同的飞机发出的ADS-B信号可能同时到达卫星接收机,从而引起信号的混迭。其次,较长的传输距离使得到达卫星接收机的ADSB信号信噪比较低。因此,星载ADS-B信号接收处理技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文开展了广播式自动相关监视系统星载ADS-B信号接收处理技术的研究,主要贡献总结如下:（1）针对ADS-B混迭信号,提出了一种改进的恒虚警时间支持集检测算法,适用于接收信噪比较低的情况。基于特征值分解,设计了三种不同的噪声方差估计方法,分别适用于恒定和缓变噪声方差情形。该算法通过恒虚警处理解决了门限设置的问题。根据ADS-B信号特征,首先对接收信号进行匹配滤波,提出了直接型和间接型两种时间支持集估计方案,与现有算法相比,显著提高了低信噪比下信号到达时间的估计精度和检测概率,为其他分离算法的应用提供了可能。仿真结果表明,所提出的时间支持集估计算法为低信噪比下混迭信号的分离性能提供了有力保障。（2）提出了一种多准则恒虚警ADS-B信号报头检测算法。报头检测算法是后续解调解码的基础,具有十分重要的意义。该方法由恒虚警检测、确定性符号匹配、功率一致性检测、空位检测四个准则构成。恒虚警检测是利用ADS-B信号中固定的报头和下行链路字段,将接收信号与本地序列相关。根据相关特性,将相关峰值和相应零点的比值作为检验统计量,与门限比较来完成信号的检测。其余三个准则旨在进一步确认接收信号为ADS-B信号,同时起到抑制虚警的作用。本文对该检测算法进行了详细的理论分析,推导出了检测概率的表达式,并给出了各门限选取的理论依据。仿真结果显示,本文提出的算法比现有算法的检测性能更好,且具有一定的抗频偏性能。（3）在非相干解调的基础上,提出了N-置信度标记算法和降序置信度标记算法。置信度的正确标记是纠错成功的关键。通过研究发现,在纠错性能和复杂度之间存在一个折衷。从纠错的角度来看,标记门限应该越大越好。门限越大,则错误比特被标记为高置信度的概率就越小;从复杂度的角度来看,标记门限应该越小越好,因为ADS-B信号中含有的低置信度比特数随着门限的降低而减少。本文通过理论分析推导出N-置信度标记算法的最优门限以及相应的最大正确接收概率。另外提出了一种简化的降序置信度标记算法,该算法性能良好,且复杂度相对较低。（4）在相干解调的基础上,针对振幅已知和振幅未知两种情形,提出了最优门限标记算法。在振幅未知的情况下,通过ADS-B信号中固定位置的脉冲对信号幅度进行估计,并通过理论分析推导出置信度标记的最优门限,从而可以获得最大的性能增益。同时,本文也提出了一种动态门限置信度标记算法,该方法不需要一个具体的标记门限。通过理论分析也给出了动态门限置信度标记算法正确接收概率的理论公式。仿真结果表明,本文提出的算法在低信噪比下仍然具有较高的正确接收概率,且和同样运用最优门限的非相干解调情形相比,至少有2d B的增益。（5）设计并实现了一种星载高灵敏度非相干ADS-B信号接收机原理样机。考虑到接收机的动态范围和工程实现,本文将提出的多准则恒虚警ADS-B信号报头检测算法稍作修改,应用到原理样机中,结合匹配滤波解码和1比特纠错,完成对ADS-B信号的处理。在理论上推导了接收机的检测概率和正确接收概率,并得到了仿真验证。通过在南京禄口国际机场附近采集真实的ADS-B信号,验证了算法的有效性。实验室原理样机的测试结果表明,该原理样机的灵敏度约为-98d Bm,对应于正确接收概率0.93,与理论值保持一致。