检索结果-南通市图书馆

作者：刘芳弟中国民航大学

学位级别：硕士

中国民航业发展迅猛,机场总量也在持续地增加,同时其航空业务量也在高速地上升,给机场安全运行带来了巨大压力。民航VOR、ILS等导航设备的正常运行,对机场安全运行提供了至关重要的保障。这些设备在投产和使用时,都需要进行全面的测试... 详细信息

中国民航业发展迅猛,机场总量也在持续地增加,同时其航空业务量也在高速地上升,给机场安全运行带来了巨大压力。民航VOR、ILS等导航设备的正常运行,对机场安全运行提供了至关重要的保障。这些设备在投产和使用时,都需要进行全面的测试。国内外所采用的测试方式主要有两种,一种是地面人工测试,这种方式简便且费用低,但是难以保证信号测试的全面性;另一种是采用校飞飞机进行测试,这种方式虽然可以保证测试的全面性,但是费用高且灵活性低,无法做到信号的实时测量。针对以上情况,一种新的VOR/ILS导航信号检测分析系统的研究迫在眉睫。本课题利用无人机高效灵活、成本低的特点,而且可以对VOR/ILS导航信号进行实时、高效和全面地检测,同时系统还可以采集VOR/ILS信号进行脱机处理。因此,设计基于无人机的VOR/LIS实时检测分析系统,具有重要的现实意义。首先,阐述VOR和ILS的原理及信号特点,对基于无人机的VOR/ILS实时检测分析系统的整体需求进行分析,以此设计了系统总体实现方案,并对信号实时处理部分和地面端监控部分进行了功能模块划分。其次,设计基于ZYNQ的VOR/ILS实时检测系统,主要包括射频前端单元、预处理单元、VOR信号、ILS信号和GPS信息处理单元、获取台站识别码单元,同时还设计了基带信号存储模块与PS处理器系统部分主程序运行。然后,设计完成了地面端监控系统部分,包括数据传输过程中的帧格式,从而实现数据接收、解析、控制命令生成与发送过程。按照对软件功能的总体设计要求,完成了上位机软件界面设计,从而给出其设计过程,并对其功能进行了详细说明。最后,对基于无人机的VOR/ILS实时检测分析系统的性能进行测试验证。根据所设计系统,构建测试环境,然后根据功能一一进行测试与分析,以验证系统功能的稳定性和准确性。结果表明,本系统可以对VOR/ILS信号进行实时测量,并对机载工作状态进行控制,具有重要的实际应用价值。

关键词：无人机 ZYNQ VOR ILS 实时检测

基于十字阵列的ADS-B抗干扰算法硬件实现

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基于十字阵列的ADS-B抗干扰算法硬件实现

作者：张毛毛中国民航大学

学位级别：硕士

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,简称ADS-B）是一种新型的空管监视技术,ADS-B系统可以通过机载发射设备广播飞行器的航班号、经纬度、高度、速度等信息,地面或其他飞机的接收设备可以接收其信号。对... 详细信息

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,简称ADS-B）是一种新型的空管监视技术,ADS-B系统可以通过机载发射设备广播飞行器的航班号、经纬度、高度、速度等信息,地面或其他飞机的接收设备可以接收其信号。对比传统监视技术而言,ADS-B技术具有监视范围广、数据更新速度快、安装和维护简单等优势。ADS-B被普遍应用在各类空域监视及机场场面监视中。然而由于ADS-B信号功率低,极易受到干扰的影响,导致ADS-B接收机不能正常工作,严重威胁着民航正常通信,但目前市场上还没有具有干扰抑制功能的接收机。所以研制ADS-B干扰抑制系统有较高的实用价值。针对ADS-B遇到的干扰问题,本文设计了基于十字阵列天线的ADS-B干扰抑制系统硬件实现方案,首先理论分析功率倒置算法的原理及适用条件,在功率倒置算法的基础上对干扰进行检测,利用检测结果对计算权值的信号进行筛选。通过仿真实验证明了干扰抑制算法的可行性。然后,介绍了ADS-B干扰抑制系统整体硬件组成,并结合FPGA（现场可编程门阵列,Field-Programmable Gate Array）信号处理板简述本系统的开发流程。其次,作为本文研究重点,详细介绍了ADS-B干扰抑制系统实现方案,在MATLAB平台上利用真实数据完成系统实现过程中所需要配置参数选取,然后给出各个部分的具体实现过程。在协方差矩阵求逆算法的基础上,针对常用维度的协方差矩阵求逆,设计出一种基于Cholesky矩阵分解可适用于3~8阶正定赫米特矩阵的求逆实现方案,配置简单方便。最后,搭建测试环境,测试ADS-B抗干扰系统的干扰抑制性能,测试结果表明系统具有良好的干扰抑制性能,系统具有实用价值。

关键词： ADS-B 功率倒置法阵列抗干扰 FPGA 矩阵求逆

基于CUDA的中频航管信号实时生成模块设计与实现

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基于CUDA的中频航管信号实时生成模块设计与实现

作者：任志杰中国民航大学

学位级别：硕士

广播式自动相关监视（ADS-B）技术与二次雷达相比具有建设成本低、数据更新频率快和数据精度较高的优点,因此,当前在大力研究和推广ADS-B技术,就星载ADS-B系统中的信号交织问题,具有解交织性能的ADS-B接收机正在研制中。由于ADS-B系统... 详细信息

广播式自动相关监视（ADS-B）技术与二次雷达相比具有建设成本低、数据更新频率快和数据精度较高的优点,因此,当前在大力研究和推广ADS-B技术,就星载ADS-B系统中的信号交织问题,具有解交织性能的ADS-B接收机正在研制中。由于ADS-B系统与二次雷达均用到了1090MHz频率,目前已对1090MHz信道的占用率展开研究。设计实现一款可以实时生成多重交织信号和占比可控的ADS-B信号、S短报文信号、A\C模式应答信号并且扩展性良好的中频航管信号生成模块,为上述两项研究提供测试数据。特别说明,这里的航管信号仅指上述工作频率为1090MHz的3种信号。以星载ADS-B信号模拟与测试软件为基础,通过对谷歌地球二次开发,实现航迹与波束覆盖范围的动态显示。在程序中设计了直接数字式频率合成器（DDS）,实现信号的多普勒频移模拟,通过创建功率映射表实现对功率的模拟。使用DDS技术生成ADS-B信号、S短报文信号和A\C模式应答信号;使用数学表达式方法生成AM和FM调制信号,扩展了信号生成模块的功能;通过自然重叠和数据叠加两种方式实现信号交织功能;通过生成高斯白噪声实现对环境噪声的模拟。采用CUDA编程在GPU上对信号生成功能进行了优化,并将耗时较长的函数并行化加速,通过优化存储器的使用进一步提升程序执行速度,采用乒乓操作和内存映射技术提升了写磁盘的性能。最后对中频航管信号生成模块进行了测试,测试结果表明,能够实时生成多重交织信号和占比可控的ADS-B信号、S短报文信号、A\C模式应答信号,并且能够实时生成AM和FM调制信号。

关键词： ADS-B 多重交织 CUDA 乒乓操作内存映射

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姿态高动态北斗接收机跟踪环路的设计与实现

姿态高动态北斗接收机跟踪环路的设计与实现

作者：刘瑞杰中国民航大学

学位级别：硕士

随着卫星导航事业的兴起与发展,其应用领域和应用范围不断扩大,所提供的导航服务性能也在不断提升,这使得全球导航系统成为全球性经济产业。精确制导导弹作为一类典型的用户,具有一定的特殊性,原因在于导弹在飞行过程中,导弹弹体往往处... 详细信息

随着卫星导航事业的兴起与发展,其应用领域和应用范围不断扩大,所提供的导航服务性能也在不断提升,这使得全球导航系统成为全球性经济产业。精确制导导弹作为一类典型的用户,具有一定的特殊性,原因在于导弹在飞行过程中,导弹弹体往往处于旋转状态,这给接收机跟踪环路带来了新的挑战。本文首先分析了北斗信号的结构特点和接收机的系统构成,并叙述了接收机各模块对信号的处理方法。详细阐述了各环路常用的鉴别器算法的优缺点,环路滤波器的设计方法和环路参数的计算公式,然后对弹体旋转状态下的卫星信号进行建模分析,并用公式推导了载波多普勒、载波相位变化规律以及接收机接收信号的表达式。接着对传统接收机跟踪环路进行了实现,为本文课题的设计做准备。其次对高动态环境下弹体旋转对接收机跟踪环路的具体影响进行了分析,并与理论分析相结合,进而提出了一种环路改进方案——主通道抗旋转二次解调方案。通过仿真验证,新的环路比传统环路有着更优的性能,可以有效降低载体旋转对环路跟踪的影响。最后,对算法使用的软件接收机进行实时性优化。

关键词：北斗导航系统高动态跟踪算法弹体旋转

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ACARS链路层协议分析与硬件实现

ACARS链路层协议分析与硬件实现

作者：宋德民中国民航大学

学位级别：硕士

中国民航数据通信公司在上世纪90年代中期引进美国ARINC公司的设备和技术组建了自己的甚高频数据链通信网。目前中国建成了仅次于美国和欧洲的甚高频数据链通信专用网络,但国内机场和航空公司使用的甚高频设备大部分依赖从美国和欧洲进... 详细信息

中国民航数据通信公司在上世纪90年代中期引进美国ARINC公司的设备和技术组建了自己的甚高频数据链通信网。目前中国建成了仅次于美国和欧洲的甚高频数据链通信专用网络,但国内机场和航空公司使用的甚高频设备大部分依赖从美国和欧洲进口,成本高、维护困难,严重阻碍了中国民航事业由规模向核心技术发展的转变。本文研究了ACARS链路层协议分析与硬件实现的基本方法。首先,依据ARINC 618和ARINC 620规范对ACARS链路层协议进行研究,并且在Visual Studio 2013平台上使用MFC技术分别做出模拟机载CMU和模拟地面站DSP。两模拟设备可通过TCP/IP通信,软件实现ACARS链路层的基本功能。然后结合硬件,即模拟机载CMU、模拟地面站DSP通过串口分别与VHF收发器相连组成模拟机载设备和模拟地面站,两模拟设备工作在ACARS系统工作频率上构建成一个ACARS报文收、发的真实通信环境,实现ACARS链路层的基本功能。目前国内机场和航空公司使用的基本都是进口模拟VHF设备,论文中VHF收发器是在基于FPGA的软件无线电平台上实现的数字化VHF设备,为国产VHF设备数字化奠定了一定的技术基础。系统测试表明模拟地面站和模拟机载设备能够在ACARS系统工作频率上正常通信,并且模拟地面站能够发送SQ报文和对飞机发送的下行ACARS报文做应答,实现了ACARS链路层的基本功能。

关键词：甚高频 ACARS 链路层机载设备地面站

高速旋转载体BD2-B3信号的仿真器设计和GPU实现

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高速旋转载体BD2-B3信号的仿真器设计和GPU实现

作者：赵小龙中国民航大学

学位级别：硕士

卫星导航具有覆盖面广、制导精度高、受气候条件影响小等优点,已经广泛应用于武器制导。对于在飞行过程中做自旋运动的武器平台(比如,炮弹、导弹等),其接收信号的幅度和相位时刻发生变化,普通接收机无法正常捕获和跟踪,因此需研制抗旋... 详细信息

卫星导航具有覆盖面广、制导精度高、受气候条件影响小等优点,已经广泛应用于武器制导。对于在飞行过程中做自旋运动的武器平台(比如,炮弹、导弹等),其接收信号的幅度和相位时刻发生变化,普通接收机无法正常捕获和跟踪,因此需研制抗旋转接收机。但在实际情况下获得旋转信号比较困难。卫星信号仿真器可以提供精确可控的信号,是接收机研发的重要工具。因此研究可以仿真载体旋转运动的卫星信号仿真器对抗旋转接收机的研发具有重要意义。本文研究了仿真器的原理,分析了载体旋转条件下接收到的信号特点,设计并实现了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的可仿真载体旋转运动的B3频点实时软件仿真器。首先,研究了软件仿真器原理,分析了仿真器的基本框架。阐述了软件的总体流程,根据功能将软件分为三大模块。建立旋转坐标系,研究了载体旋转条件下接收信号的特点并给出普通模拟器仿真载体旋转运动的方法。其次,介绍了计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)。为使软件并行执行最大化,在分析普通软件仿真器的基础上,对软件仿真器结构进行了调整。对不能进行并行运算的部分算法进行了修改。阐述了kernel函数中grid和block的设计原则。对全局存储器、共享存储器、常量存储器、页锁定存储器等进行了优化。最后测试了基于GPU的软件仿真器的速度,对仿真器进行了误差性能测试和载噪比极限测试,给出了测试结果。

关键词：北斗导航卫星系统旋转 CUDA GPU 仿真器

基于阵列天线的ADS-B解交织系统硬件实现

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基于阵列天线的ADS-B解交织系统硬件实现

作者：韩斌中国民航大学

学位级别：硕士

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）是一种将卫星导航、通信、机载设备以及地面设备等先进技术相结合的新一代监视技术,在民航监视中得到了广泛应用。随着目前空域流量的不断增加,装载ADS-B系统... 详细信息

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）是一种将卫星导航、通信、机载设备以及地面设备等先进技术相结合的新一代监视技术,在民航监视中得到了广泛应用。随着目前空域流量的不断增加,装载ADS-B系统的航空器的数目也逐渐增多。由于ADS-B信号的广播特性,不同的ADS-B系统发射的信号在被接收时将不可避免地出现信号交织的现象,从而导致接收机错误地读取或丢失航空器的位置信息与状态信息,最终影响航空运输的安全。为解决ADS-B系统通信时的信号交织问题,结合FPGA的工作特点和实时系统的要求,对ADS-B交织检测算法和解交织算法进行优化。在实验室现有的抗压制性与抗欺骗式干扰接收机系统的基础上,增加其信号交织检测和解交织功能,以解决现有ADS-B硬件接收机无法解析交织信号的问题。首先,介绍基于二阵元特征值的交织检测算法和投影解交织算法的基本原理,并根据算法对实采数据的处理结果,对算法进行基于现有FPGA信号处理平台的优化改进。针对交织检测算法在实采数据验证时需要对缓存的完整交织信号做标准化处理才能匹配交织判决域的问题,设计一种计算ADS-B信号的动态门限值的方法,并根据小特征值与其动态门限值的大小关系来判断信号是否出现交织。同时将解交织算法中求解特征向量、广义逆矩阵等复杂的过程优化为对信号的协方差矩阵求逆,优化后的算法适用于硬件实时系统并且易于实现。然后,介绍ADS-B解交织系统的硬件组成,并分别对其各个模块做具体的功能设计,根据设计方案阐述解交织系统的功能模块的具体硬件实现过程并对实时数据进行处理分析。最后,利用ADS-B信号发射机通过天线发射不同功率的ADS-B信号对系统进行性能测试。测试分析结果表明,系统能够有效分离ADS-B交织信号,在实测中性能稳定,具有实用价值。

关键词： ADS-B 交织检测解交织阵列天线 FPGA

基于ZYNQ平台的车载GPS捕获跟踪模块设计与实现

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基于ZYNQ平台的车载GPS捕获跟踪模块设计与实现

作者：赵冬辉中国民航大学

学位级别：硕士

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是目前使用人数最多的卫星导航系统。伴随着无人汽车产业与无人机产业的飞速发展,导航设备的需求量也在不断增长。传统抗干扰GPS接收机使用阵列天线。阵列天线由许多相同的单个天线按一定... 详细信息

全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是目前使用人数最多的卫星导航系统。伴随着无人汽车产业与无人机产业的飞速发展,导航设备的需求量也在不断增长。传统抗干扰GPS接收机使用阵列天线。阵列天线由许多相同的单个天线按一定规律排列组成,具有体积大、成本高、功耗高的缺点,导致传统抗干扰GPS接收机无法满足车载或无人机机载设备的要求。为解决传统抗干扰GPS接收机无法满足车载或无人机机载设备要求的问题,采用威视锐Y320平台,实现GPS接收机系统。Y320平台集成了AD9361射频收发器与ZYNQ-XC7Z020-CLG400ABX1829芯片,该平台体积小,成本低、功耗低,还具有两路输入输出射频端,为后期实现抗干扰或定向功能提供硬件基础。在实验室现有的抗干扰GPS接收机捕获跟踪算法基础上改变了捕获方法并将产生的C/A码卫星数增至37。随后,进行新硬件平台迁移,解决传统抗干扰接收机无法满足车载或无人机机载设备要求的问题。首先,简要介绍4种捕获算法与传统跟踪算法原理。结合实验室现有算法,采用基于FFT的并行码相位捕获算法,2阶锁频环辅助的3阶科斯塔环的载波环路和2阶延迟锁定环的码环路的跟踪算法。然后,介绍现有抗干扰GPS接收机主要功能,给出Y320平台上的GPS接收机捕获跟踪模块总体设计。在Matlab与Vivado中对算法进行仿真与调试,验证其正确性。根据总体设计方案阐述硬件实现过程并对功能进行详细描述,模块中关键部分给出调试结果图。Y320的开发环境为Vivado,通过Verilog HDL语言与C语言编写。最后,搭建了硬件平台的测试环境,通过实时采集的数据进行捕获跟踪测试。测试结果表明平台可以正确捕获卫星,在同一地点对指定卫星进行捕获时,卫星C/A码随时间变化,具有线性关系,跟踪模块中相关值计算正确。

关键词：全球定位系统 GPS接收机捕获跟踪算法 ZYNQ AD9361

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实时ADS-B信号接收机的设计与实现

实时ADS-B信号接收机的设计与实现

作者：刘丹阳中国民航大学

学位级别：硕士

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）技术,是一种基于卫星导航系统和空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术,属于国际民用航空组织定义的新航行系统范畴,是未来主要的监视手段。近些年来,美... 详细信息

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B）技术,是一种基于卫星导航系统和空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术,属于国际民用航空组织定义的新航行系统范畴,是未来主要的监视手段。近些年来,美国、欧洲、澳大利亚、中国等先后发布相关政策大力推行ADS-B技术的相关应用。ADS-B技术有以下三种数据链传输方式,分别为:Mode S 1090 ES、UAT和VDL MODE 4。由于国内民航大多采用Mode S 1090ES数据链,故在本文中接收机的类型便是针对此类数据链展开设计。论文主要工作如下:第一,介绍了ADS-B系统的发展历程及国内外对于ADS-B技术和ADS-B接收机的发展应用现状。第二,针对ADS-B接收系统的组成,在对其功能进行详细分析的基础上,对整个接收机进行了原理性设计,主要包含帧头检测以及对整个数据域的位判决及置信度提取、CRC校验及纠错和消息解码等方面。第三,为熟悉整个硬件接收机的设计流程并确定某些参数,首先给出了基于C语言版本的软件接收机设计框图并对其进行了定点化实现。软件接收机的解码部分将与硬件接收机共用相同模块。第四,在软件接收机的基础上,设计了基于FPGA的硬件接收机。考虑到软硬件对于数据处理的方式不同,对硬件接收机实现过程中的某些环节进行了相应的调整与改进,使算法更适应于当前的实现环境,同时也节省了硬件开销。第五,对该硬件接收机进行了系统测试,测试结果表明其主要参数满足DO-260B标准所示,并高于标准给定性能,验证了该接收机的可行性。

关键词： ADS-B 1090ES 软件接收机 FPGA 硬件接收机报文解码

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基于FPGA的高动态北斗抗干扰算法实现

基于FPGA的高动态北斗抗干扰算法实现

作者：韩煜昕中国民航大学

学位级别：硕士

在航空航天、导弹和高速飞行器制导等应用中存在压制式干扰时,干扰来向剧烈变化,会使常规抗干扰北斗接收机形成的零陷很难对准干扰,导致干扰信号不能被有效抑制而严重影响接收机的定位精度。所以,研制高动态北斗抗干扰系统有一定的现实... 详细信息

在航空航天、导弹和高速飞行器制导等应用中存在压制式干扰时,干扰来向剧烈变化,会使常规抗干扰北斗接收机形成的零陷很难对准干扰,导致干扰信号不能被有效抑制而严重影响接收机的定位精度。所以,研制高动态北斗抗干扰系统有一定的现实意义。针对上述问题,本文基于FPGA,设计并实现了高动态北斗抗干扰系统。首先,分析了最小功率算法和协方差矩阵锥化（CMT）加宽零陷算法的原理,采取在传统最小功率算法基础上加快权值更新速率,同时实现权值和数据匹配的方法实现高动态实时抗干扰系统。对比不同算法在高动态环境下的干扰抑制性能,验证了本文方法的有效性。然后,硬件实现高动态抗干扰系统,给出高动态北斗抗干扰系统硬件和软件设计方案及其参数配置,详细阐述了系统仿真、定点化、参数选取和系统各个模块设计的过程。最后,通过对抗干扰系统进行硬件和软件测试,验证了系统设计方案的有效性,给出系统抗干扰能力的测试结果。针对系统测试需求,基于Labview设计并实现了远程仪器控制程序,使计算机能够远程控制多台信号发生器,能显著减少测试人员的工作量。本文设计实现的高动态北斗抗干扰系统具有较强的干扰抑制能力和一定的实际应用价值。

关键词：北斗卫星导航系统干扰抑制自适应阵列高动态 FPGA