ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Анализ технического задания
1.1 Анализ исходных данных 7
1.2 Анализ требуемых результатов 8
1.3 Обзор литературных источников 9
2 Разработка структуры устройства
2.1 Метод частотно-временной обработки 11
2.2 Кратковременное преобразование Фурье 14
2.3 Структура многоканального приемника с частотно-временным
процессором 16
2.4 Разработка подробной структуры устройства 17
2.5 Выбор весового окна анализа для БПФ 20
2.6 Исследование характеристик обнаружителя на основе БПФ 23
2.7 Разработка алгоритмов измерения частоты 27
2.8 Разработка алгоритмов определения параметров сигнала 35
3 Разработка модели устройства
3.1 Назначение и условия выполнения модели устройства
3.2 Описание внешнего вида модели 38
3.3 Работа с моделью 42
3.4 Сообщения оператору 44
4 Результаты испытаний устройства 46
5 Безопасность жизнедеятельности 49
6 Организационно-экономический раздел
6.1 Сетевое планирование 54
6.2 Расчет параметров работ сетевого графика 57
6.3 Расчет затрат на проведение НИОКР 62
6.4 Экономическая эффективность 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А
На сегодняшний день количество систем передачи радиосигнала становятся все более распространенными. Современные связные системы постоянно совершенствуют элементную базу и захватывают все более высокочастотный диапазон. Несмотря на то, что частотный диапазон четко регламентируется для каждых типов устройств (системы связи, системы управления воздушным движением, радиолюбительские станции), постоянно появляются незаконные источники излучения, которые могут вмешиваться в работу систем. И если для радиолюбительской станции это вмешательство не наносит сильного ущерба, то нарушение работы системы управления воздушным движением аэропорта может стать причиной катастрофы. По этой причине как нельзя актуальным становятся системы радиомониторинга для обнаружения и фиксации незаконных источников излучения в конкретном частотном диапазоне.
С развитием элементной базы системы радиомониторинга получили возможность увеличить мгновенный анализируемый частотный диапазон. Применение современных АЦП, с большой частотой дискретизации, позволяют использовать метод прямого преобразования частоты для анализа промежуточной частоты приемника. Этот факт позволяет использовать цифровую обработку сигналов для выполнения основной функции радиомониторинга - обнаружение и классификация источников излучения.
Целью данной дипломной работы является разработка аппаратно¬программного устройства на основе алгоритмов обнаружения и определения параметров радиосигнала, которое будет применяться в цифровом приемнике системы радиомониторинга. В системах приема обработка сигналов разделяется на этап первичной, вторичной и третичной обработки. Алгоритмы, разрабатываемые в данной работе, относятся к этапу вторичной обработки. Также данное устройство можно использовать в системах радиотехнической разведки. Существующие системы радиомониторинга и имеют ряд недостатков:
а. системы, работающие в широком частотном диапазоне, быстро реагируют на сигнальную обстановку, но не может зафиксировать узкополосные изменения;
б. системы, работающие в узкой полосе, имеют медленное время реагирование, но они не могут обнаруживать широкополосные сигналы, имеющие внутриимпульсную модуляцию.
Задачами данной работы является:
- разработка алгоритма обнаружения и определения параметров сигнала по результатам частотно-временного анализа;
- разработка имитационной модели устройства;
- исследование разработанных алгоритмов на имитационной модели устройства;
- написание программного обеспечения для ПЛИС, реализующее данные алгоритмы;
- испытание разработанного устройства на макетном образце.
Пояснительная записка организована следующим образом: в первом разделе проводится анализ технического задания, отмечаются основные проблемы, с которыми придется столкнуться при разработке устройства, также приводятся результаты анализа литературных источников, на основе которых выбирается прототип разрабатываемого устройства; во втором разделе описывается этапы разработки структуры устройства, а также результаты испытания на имитационной модели; в третьем разделе приводится описание имитационной модели устройства; в четвертом разделе приводятся результаты испытания программного обеспечения на ПЛИС на макетном образце.
В результате выполнения данной дипломной работы разработано аппаратно-программное устройство определения параметров радиосигнала на основе частотно-временной обработки. Была создана имитационная модель устройства в системе Matlab Simulink, проведены испытания ПО для ПЛИС на макетном образце.
Были проведены исследования возможностей определения параметров радиосигнала на основе частотно-временной обработки. Обнаружена сложность в определении частоты сигнала, когда его истинная частота располагается между двумя соседними бинами БПФ, также обнаружен факт формирования дескрипторов в результате расширения спектра импульсного сигнала на фронтах. По результатам исследований проведена модификация алгоритмов измерения частоты, которая привела к устранению ложных срабатываний для перечисленных случаев.
По результатам испытания разработанное устройство в целом удовлетворяет требованиям ТЗ. Из-за указанных выше модификаций, изменилась минимальная определяемая длительность импульсного сигнала.
Планируется дальнейшее развитее разработки, усовершенствование и оптимизация алгоритмов программы, а также имитационной модели устройства. В планах дальнейшее исследование частотно-временного метода обработки сигнала с использованием перекрытия выборок во времени. Исследование преимущества схемы обнаружения с адаптивным порогом, по сравнению с фиксированным порогом. Исследование работы устройства для случая многосигнальной обстановки.
Рассчитанные экономические показатели позволят определить стоимостную оценку работ для создания серийной продукции, а описанные в разделе безопасности жизнедеятельности мероприятия оградить человека от опасных и вредных производственных факторов, возникающих в процессе эксплуатации.
