📄Работа №206870
Тема: РАЗРАБОТКА ПРИЁМНИКА-ИНДИКАТОРА СИГНАЛОВ НАВИГАЦИИ НА БАЗЕ ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМОЙ РАДИОСИСТЕМЫ
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Электротехника
Объем:
77 листов
Год:
2020
Просмотров:
31
4255
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 11
1.1 Временное и частотное определение коэффициента амплитудной модуляции 11
1.1.1 Временное представление амплитудно-модулированного сигнала 11
1.1.2 Частотное представление амплитудно-модулированного сигнала 12
2 ОБЗОР ПРИЁМНИКОВ РАДИОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ 14
3 КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ РАДИОСИСТЕМ И ИХ
СРАВНЕНИЕ 18
3.1 Обзор SDR приёмника RTL-SDR v3 22
3.2 Калибровка и оценка уровня чувствительности приёмника RTL-SDR v3 .... 24
4 ОБЗОР АНАЛИЗАТОРОВ СИГНАЛА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ 26
4.1 Анализатор сигналов NORMARC 7710 NAV Analyser 26
4.1.1 Оценка погрешности измерений анализатора сигналов NORMARC 7710
27
4.2 Анализатор сигналов R&S®EVS300 28
4.2.1 Оценка погрешности измерений анализатора сигналов R&S®EVS30029
5 ОБЗОР СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ GNU RADIO 30
5.1 Блок RMS 30
5.2 Блок Rational Resampler 33
5.3 Блок Band Pass Filter 36
5.4 Блок Low Pass Filter 42
5.5 Блок Signal Source 45
5.6 Блок Multiply 46
5.7 Блок Divide 48
6. РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА АМПЛИТУДНОЙ
МОДУЛЯЦИИ В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ GNU RADIO 50
6.1 Измерение коэффициента амплитудной модуляции во временной области на
синтезируемом сигнале 50
6.2 Измерение коэффициента амплитудной модуляции в частотной области на
синтезируемом сигнале 57
6.3 Сравнение измерений коэффициента амплитудной модуляции во временной
и частотной области на синтезируемом сигнале 61
6.4 Измерение разности глубин модуляции во временной и частотной области
на синтезируемом сигнале 63
6.5 Измерение суммы глубин модуляции во временной и частотной области на
синтезируемом сигнале 67
7 ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА 70
7.1 Запись радиочастотного сигнала 70
7.2 Воспроизведение радиочастотного сигнала 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 11
1.1 Временное и частотное определение коэффициента амплитудной модуляции 11
1.1.1 Временное представление амплитудно-модулированного сигнала 11
1.1.2 Частотное представление амплитудно-модулированного сигнала 12
2 ОБЗОР ПРИЁМНИКОВ РАДИОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ 14
3 КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОГРАММНО-ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ РАДИОСИСТЕМ И ИХ
СРАВНЕНИЕ 18
3.1 Обзор SDR приёмника RTL-SDR v3 22
3.2 Калибровка и оценка уровня чувствительности приёмника RTL-SDR v3 .... 24
4 ОБЗОР АНАЛИЗАТОРОВ СИГНАЛА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ 26
4.1 Анализатор сигналов NORMARC 7710 NAV Analyser 26
4.1.1 Оценка погрешности измерений анализатора сигналов NORMARC 7710
27
4.2 Анализатор сигналов R&S®EVS300 28
4.2.1 Оценка погрешности измерений анализатора сигналов R&S®EVS30029
5 ОБЗОР СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ GNU RADIO 30
5.1 Блок RMS 30
5.2 Блок Rational Resampler 33
5.3 Блок Band Pass Filter 36
5.4 Блок Low Pass Filter 42
5.5 Блок Signal Source 45
5.6 Блок Multiply 46
5.7 Блок Divide 48
6. РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА АМПЛИТУДНОЙ
МОДУЛЯЦИИ В СРЕДЕ РАЗРАБОТКИ GNU RADIO 50
6.1 Измерение коэффициента амплитудной модуляции во временной области на
синтезируемом сигнале 50
6.2 Измерение коэффициента амплитудной модуляции в частотной области на
синтезируемом сигнале 57
6.3 Сравнение измерений коэффициента амплитудной модуляции во временной
и частотной области на синтезируемом сигнале 61
6.4 Измерение разности глубин модуляции во временной и частотной области
на синтезируемом сигнале 63
6.5 Измерение суммы глубин модуляции во временной и частотной области на
синтезируемом сигнале 67
7 ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ РАДИОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА 70
7.1 Запись радиочастотного сигнала 70
7.2 Воспроизведение радиочастотного сигнала 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 78
📖 Аннотация
В данной работе представлена разработка и исследование приёмника-индикатора сигналов навигации, основанного на архитектуре программно-определяемой радиосистемы (SDR). Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания доступных и гибких средств контроля и метрологической проверки курсоглиссадных систем (ILS), являющихся критически важным элементом обеспечения безопасности полётов при заходе на посадку. Основным результатом работы является функциональная модель приёмника-индикатора, реализованная в среде GNU Radio, которая выполняет измерения коэффициента амплитудной модуляции, вычисляет разность и сумму глубин модуляции тонов 90 Гц и 150 Гц, обеспечивая документацию полученных данных. Проведённый сравнительный анализ с профессиональными анализаторами, такими как NORMARC 7710 NAV Analyser и R&S®EVS300, показал, что разработанное решение обладает приемлемой для индикаторных целей точностью. Научная значимость заключается в адаптации и исследовании алгоритмов цифровой обработки сигналов для задач радионавигационного контроля, а практическая – в потенциальном снижении стоимости и повышении адаптивности контрольно-измерительного оборудования. Теоретической основой работы послужили труды Р. Лайонса в области цифровой обработки сигналов, исследования T. Collins по SDR, а также нормативные документы, такие как ГОСТ 26121-84, регламентирующий системы инструментального захода на посадку.
📖 Введение
Системы посадки по приборам, основанные на радионавигационных принципах работы, в наиболее развитых странах начали разрабатывать в начале 1930-х годов. В США после успешных испытаний курсоглиссадной системы Администрация Гражданской Авиации заключила договор на её установку к 1941 году в 6 аэропортах страны. В 1945 году США использовали КГС на 9 гражданских аэродромах и 50 военных. Созданная немцами в 1930-е годы КГС к 1938 году, помимо самой Германии, продавалась по всему миру и была установлена, в частности, в Дании, Швеции, Польше, Чехословакии, Венгрии, Австралии и Англии. В СССР первая КГС «Ночь-1» была создана в конце 1930-х годов и состояла из курсоглиссадного маяка и маркерных маяков. В 1950 году появилась система посадки СП-50 «Материк», в состав которой входили ретранслятор РД-1, курсовой фазовый радиомаяк КРМ-Ф, глиссадный радиомаяк ГРМ-1 и маркерные радиомаяки МРМ-48. Система СП-50 была установлена в 1950-х годах на ряде аэродромов СССР (как военных, так и гражданских), и позволяла производить посадку самолётов Ли-2, Ил-12, Ил-14, Ту-4, Ту-16 при метеоминимуме 50х500 (высота нижней границы облаков 50 м, дальность видимости на ВПП 500 м). Из гражданских первыми были оснащены аэропорты в Москве, Ленинграде, Свердловске и Харькове. К 1970-м годам СП-50 была установлена в 70 аэропортах страны.
Радиомаячная система инструментального захода самолетов на посадку или курсоглиссадная система (КГС) [4] - это совокупность наземных и бортовых радиотехнических устройств, обеспечивающих самолеты информацией, необходимой для управления ими в процессе захода на посадку и во время посадки. В зависимости от длины волны КГС делятся на системы метрового (англ. ILS) и сантиметрового (англ. MLS) диапазонов.
Частотный диапазон КГС охватывает 108-118 МГц для курсового радиомаяка (КРМ) и от 320 до 340 МГц для глиссадного радиомаяка (ГРМ). Антенная система КРМ представляет собой многоэлементную антенную решётку, состоящую из линейного ряда направленных антенн метрового диапазона частот с горизонтальной поляризацией. КРМ размещают за пределами взлётно-посадочной полосы на продолжении её осевой линии (рисунок 1). Его антенная система формирует в пространстве одновременно две горизонтальные диаграммы излучения с частотой 90 и 150 Гц.
Антенная система ГРМ представляет собой в простейшем случае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн дециметрового диапазона с горизонтальной поляризацией. ГРМ размещают со стороны, противоположной участку застройки и рулёжным дорожкам, на расстоянии 120—180 м от оси ВИП напротив зоны приземления и 200—450 м от торца ВПП со стороны захода на посадку. Антенная система ГРМ формирует в пространстве одновременно две вертикальных диаграммы излучения с одним широким лепестком и с двумя узкими - выше и ниже плоскости глиссады. Пересечение плоскости курса и плоскости глиссады даёт линию глиссады (рисунок2).
Курсоглиссадная система основана на интерпретации двух амплитудно- модулированных сигналов с когерентной несущей, каждый из которых излучается через антенную решетку. Если самолет находится на посадочной линии, оба сигнала принимаются с одинаковой глубиной модуляции. Если самолет отклоняется от линии приземления, то после демодуляции AM преобладают компоненты 90 Гц или 150 Гц. Бортовое пилотажно-навигационное оборудование измеряет величину глубины модуляции, вычисляет РГМ и определяет сторону и угол отклонения воздушного судна от посадочного курса.
ИКАО (Международная организация гражданской авиации) предписывает, каким образом значения РГМ должны формироваться на разных расстояниях от порога ВИИ. В соответствии с этим калибруются соответствующие диаграммы направленности антенн курсового и глиссадного радиомаяков.
Радиомаячная система инструментального захода самолетов на посадку или курсоглиссадная система (КГС) [4] - это совокупность наземных и бортовых радиотехнических устройств, обеспечивающих самолеты информацией, необходимой для управления ими в процессе захода на посадку и во время посадки. В зависимости от длины волны КГС делятся на системы метрового (англ. ILS) и сантиметрового (англ. MLS) диапазонов.
Частотный диапазон КГС охватывает 108-118 МГц для курсового радиомаяка (КРМ) и от 320 до 340 МГц для глиссадного радиомаяка (ГРМ). Антенная система КРМ представляет собой многоэлементную антенную решётку, состоящую из линейного ряда направленных антенн метрового диапазона частот с горизонтальной поляризацией. КРМ размещают за пределами взлётно-посадочной полосы на продолжении её осевой линии (рисунок 1). Его антенная система формирует в пространстве одновременно две горизонтальные диаграммы излучения с частотой 90 и 150 Гц.
Антенная система ГРМ представляет собой в простейшем случае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн дециметрового диапазона с горизонтальной поляризацией. ГРМ размещают со стороны, противоположной участку застройки и рулёжным дорожкам, на расстоянии 120—180 м от оси ВИП напротив зоны приземления и 200—450 м от торца ВПП со стороны захода на посадку. Антенная система ГРМ формирует в пространстве одновременно две вертикальных диаграммы излучения с одним широким лепестком и с двумя узкими - выше и ниже плоскости глиссады. Пересечение плоскости курса и плоскости глиссады даёт линию глиссады (рисунок2).
Курсоглиссадная система основана на интерпретации двух амплитудно- модулированных сигналов с когерентной несущей, каждый из которых излучается через антенную решетку. Если самолет находится на посадочной линии, оба сигнала принимаются с одинаковой глубиной модуляции. Если самолет отклоняется от линии приземления, то после демодуляции AM преобладают компоненты 90 Гц или 150 Гц. Бортовое пилотажно-навигационное оборудование измеряет величину глубины модуляции, вычисляет РГМ и определяет сторону и угол отклонения воздушного судна от посадочного курса.
ИКАО (Международная организация гражданской авиации) предписывает, каким образом значения РГМ должны формироваться на разных расстояниях от порога ВИИ. В соответствии с этим калибруются соответствующие диаграммы направленности антенн курсового и глиссадного радиомаяков.
✅ Заключение
Целью выпускной квалификационной работы была разработка приёмника- индикатора сигналов навигации на базе программно-определяемой радиосистемы.
Приёмник-индикатор сигналов навигации используется для измерения выходных характеристик курсоглиссадных радиомаяков формата ILS.
Разработанный приёмник-индикатор сигналов навигации выполняет следующие функции: измерение коэффициента амплитудной модуляции; вычисление разности глубин модуляции (РГМ) тонов 90 Гц и 150 Гц, вычисление суммы глубин модуляции (СГМ) тонов 90 Гц и 150 Гц, документация вычисленных величин.
Приведен обзор анализаторов сигнала для измерения коэффициента амплитудной модуляции NORMARC 7710 NAV Analyser и R&S®EVS300.
Сравнительный анализ разработанного приёмника-индикатора сигналов навигации на базе программно-определяемой радиосистемы с существующими анализаторами сигналов для измерения коэффициента амплитудной модуляции NORMARC 7710 NAV Analyser и R&S®EVS300 показал, что разработанный приёмник-индикатор имеет приемлемую для индикатора точность измерений коэффициента амплитудной модуляции.
Приведен обзор среды разработки GNU Radio, детально исследованы функциональные блоки, применяющиеся для измерений коэффициента амплитудной модуляции. Использование различных функциональных блоков в среде разработки GNU Radio дает нам большую вариативность в способах измерения коэффициента амплитудной модуляции.
Разработанный приёмник-индикатор сигналов навигации на базе программно-определяемой радиосистемы обладает следующими достоинствами: приемлемая для индикатора точность измерений, высокая скорость измерений и обработки данных, избирательность и чувствительность, простота и удобство в использовании, мобильность, компактность, низкая стоимость.
Приёмник-индикатор сигналов навигации используется для измерения выходных характеристик курсоглиссадных радиомаяков формата ILS.
Разработанный приёмник-индикатор сигналов навигации выполняет следующие функции: измерение коэффициента амплитудной модуляции; вычисление разности глубин модуляции (РГМ) тонов 90 Гц и 150 Гц, вычисление суммы глубин модуляции (СГМ) тонов 90 Гц и 150 Гц, документация вычисленных величин.
Приведен обзор анализаторов сигнала для измерения коэффициента амплитудной модуляции NORMARC 7710 NAV Analyser и R&S®EVS300.
Сравнительный анализ разработанного приёмника-индикатора сигналов навигации на базе программно-определяемой радиосистемы с существующими анализаторами сигналов для измерения коэффициента амплитудной модуляции NORMARC 7710 NAV Analyser и R&S®EVS300 показал, что разработанный приёмник-индикатор имеет приемлемую для индикатора точность измерений коэффициента амплитудной модуляции.
Приведен обзор среды разработки GNU Radio, детально исследованы функциональные блоки, применяющиеся для измерений коэффициента амплитудной модуляции. Использование различных функциональных блоков в среде разработки GNU Radio дает нам большую вариативность в способах измерения коэффициента амплитудной модуляции.
Разработанный приёмник-индикатор сигналов навигации на базе программно-определяемой радиосистемы обладает следующими достоинствами: приемлемая для индикатора точность измерений, высокая скорость измерений и обработки данных, избирательность и чувствительность, простота и удобство в использовании, мобильность, компактность, низкая стоимость.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.