طراحي و پياده‌سازي سخت افزاري الگوريتم‌هاي تشخيص سوال ترانسپوندر Mode S

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

الكترونيك

كارشناسي ارشد

در چند دهه اخير با پيشرفت قابل توجه صنعت هوانوردي، تجهيزات الكترونيكي بيش از گذشته در سامانه‌هاي هوايي و فضايي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. يكي از نيازمندي‌هاي مهم هوانوردي كه متكي به سامانه‌هاي الكترونيكي است كنترل ترافيك هوايي است. براي موقعيت‌يابي هواگردها و هدايت آن‌ها از رادارهاي مراقبتي اوليه و ثانويه استفاده مي‌شود. در رادار مراقبتي اوليه، موقعيت هواپيما بر اساس موج بازگشتي از پالس فرستنده راداري تخمين زده مي‌شود. بنابراين رادار مراقبتي اوليه به ارسال اطلاعات از سمت هواپيما نياز ندارد؛ تنها كافي است هواپيما در محدوده برد رادار باشد و بدنه آن قابليت منعكس كردن سيگنال‌هاي راديويي را داشته باشد. با افزايش ترافيك هوايي، نياز به اطلاعات بيشتر از هواپيماها باعث توسعه رادار ثانويه شد. رادار ثانويه مي‌تواند با ارسال سوال‌هايي به هواپيماها از آنها درخواست كند تا هويت و وضعيت خود را گزارش كنند. در ابتدا دو سوال اصلي با نام‌هاي A و C در استاندارد در نظر گرفته شدند كه به ترتيب براي دريافت كد شناسايي هواپيما و ارتفاع آن استفاده مي‌شوند. با توجه به مشكلات طراحي‌هاي اوليه رادار ثانويه، حالت S توسعه پيدا كرد. مزيت اصلي حالت S نسبت به حالت‌ها A و C سوال انتخابي است كه به رادار ثانويه اجازه مي‌دهد اطلاعات مختلفي از هواپيماها پرسش كند. امكان استفاده از رادار ثانويه مستلزم وجود يك سامانه ترانسپوندر بر روي هواپيماست. ترانسپوندر شامل آنتن، دو سويه‌ساز، گيرنده، قسمت پردازش ديجيتال، تشخيص سوال و ساخت جواب، توليد كننده سيگنال پاسخ و فرستنده مي‌شود. در حال حاضر بروز رساني سامانه كنترل ترافيك هوايي كشور با تاكيد بر حالت S و سامانه مراقبتي وابسته خودكار در اولويت قرار گرفته است. در اين راستا، طرح‌هاي پژوهشي مختلفي در مقياس ملي در حال انجام است. اين پايان نامه به طراحي بخش پردازش اطلاعات سيگنال ديجيتال سوال دريافتي در ترانسپوندر حالت S مي‌پردازد. مدارهاي پردازشگر براي تغيير حساسيت دامنه، تشخيص سيگنال سوال، قالب‌هاي مختلف سوال، تشخيص خطا و تشخيص كدهاي سوال طراحي شده است. در مدار طراحي شده، ابتدا حساسيت دامنه نسبت به سيگنال دريافتي تنظيم مي‌شود سپس آشكارسازي پالس‌هاي دريافتي انجام مي‌شود. پس از آن، درخواست‌هاي حالت S و حالت A و C از هم جدا مي‌شوند. در ادامه با تطابق داده‌هاي دريافتي با قالب‌هاي استاندارد، محتواي سوال پرسيده شده استخراج مي‌شود. در صورت تشخيص وجود خطا يا مشكل، سوال كنار گذاشته مي‌شود. طراحي اين بخش‌ها براي تشخيص سوال‌هاي ايستگاه زميني ضروري است تا ترانسپوندر بتواند با توجه به سوال پرسيده شده جواب مورد نظر را ايجاد كند. براي طراحي مدارها از نرم افزار Vivado استفاده شده است و صحت عملكرد آنها با استفاده از شبيه‌سازي مورد ارزيابي قرار گرفته است. پس از شناسايي ايرادها، بازطراحي مدار و تائيد شبيه‌سازي، پياده‌سازي مدار بر روي FPGA انجام شده است. مدار پياده‌سازي شده از جنبه‌هاي مختلف از جمله كاركرد، منابع مصرفي و زمان‌بندي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بررسي‌هاي شبيه‌سازي و عملي حاكي از صحت عملكرد مدار طراحي شده بود. محصول اين پروژه مي‌تواند در سامانه‌هاي مختلفي از جمله ترانسپوندر، رادار SSR، تستر و امولاتور استفاده شود.

228439

مدارهاي مجتمع

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان