Тема: РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ АНТЕННОЙ СИСТЕМОЙ НА БАЗЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ATSAM3S4C

Определяющим фактором существования современного общества является информация и возможность манипуляции с ней. В связи с этим информационные и телекоммуникационные системы развиваются в направлении увеличения скорости, объема, качества, доступности и защищенности приема/передачи данных.
Современные реалии таковы, что вопрос защиты информации выходит на первый план, независимо от типа информационной системы.
Одним из основных способов защиты является внедрение криптосистем при обмене информацией, это связано с тем, что данные системы способны обеспечить конфиденциальность и подлинность информации. Но, тем не менее, криптосистемы могут быть подвержены атакам со стороны, и возникает вопрос стойкости системы к взлому. В частности, применительно к симметричным криптосистемам проблема защищенности сводится в основ-ном к распределению ключей шифрования и управлению ими [1].
Одним из основных путей решения проблемы распределения ключей является использование современных систем физического распределения ключей, где, помимо квантовой и метеорной криптографии, обозначилось направление многолучевой криптографии в мобильной радиосвязи (мобильная криптография) [2].
Метод создания ключа шифрования, разработанный на кафедре радио¬физики, в рамках системы мобильной криптографии, основан на когерентном измерении амплитуды и фазы сигналов между приемником и передатчиком в радиоканале. В силу свойства взаимности многолучевого радиоканала становиться возможным формирование двух идентичных ключей и использование их при симметричном шифровании. В рамках развития и совершенствования данного метода возникает необходимость в установках, в частности антенных системах, способных решать задачи, поставленные системами мобильной криптографии. К таким задачам относятся:
- при приеме - отыскание максимума принимаемого сигнала со всех направлений;
- отслеживание передатчика (передатчик может перемещаться в пространстве) - изменение направления главного максимума диаграммы направленности в соответствии с новыми условиями;
- формирование главного максимума диаграммы направленности в нужном секторе при передаче;
- реализация возможности не принимать прямую волну в связи со спецификой системы мобильной криптографии;
- постоянное вращение диаграммы направленности для создания многолучевости в окружающем пространстве.
В настоящее время активно применяются антенные системы с тремя основными способами управления процессом сканирования, т.е. изменением положения в пространстве главного лепестка диаграммы направленности. К ним относятся: 1) механический, характеризующийся необходимостью поворота целиком антенной установки; 2) электромеханический, в котором для изменения положения антенного комплекса или определенного элемента си¬стемы применяются электродвигатели; 3) электрический (электронный), при котором направление главного лепестка регулируется сигналами, подаваемыми на группы излучателей.
Для задач мобильной криптографии был предложен проект по созданию программно-управляемой приемопередающей антенной системы, со-стоящей из 8 направленных (каждая направлена в 45 градусный сектор пространства) антенн, в диапазоне 960 МГц, с вращающейся диаграммой направленности. Разрабатываемая система использует в своей работе промежуточный вариант между электромеханическим и электронным способом управления луча, так как изменение положения главного лепестка диаграммы направленности (ДН) осуществляется путем переключения между антеннами (в каждый момент времени включена только одна антенна), используя в качестве элемента коммутации высокочастотные, программно управляемые, ключи.
Целью данной работы, в рамках проекта, является разработка программного обеспечения для управления антенной системой на базе микро-контроллера (МК) Atmel ATSAM3S4C-AU, включающего в себя программу- прошивку микроконтроллера и приложение интерфейса пользователя, а так¬же создание направленных приемопередающих антенн для частоты 960 МГц.
В рамках данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Разработка программы-прошивки МК ATSAM3S4C-AU в среде At¬mel Studio 6.2, реализующей управление пределенными портами ввода/вывода.
2. Разработка приложения для ОС Windows в среде Visual Studio C# 2010, реализующего графический интерфейс оператора управления платой-распределителем антенной системы.
3. Реализация в программе-прошивке и в приложении интерфейса пользователя различных режимов управления антенной системой.
4. Проектирование и построение направленных приемопередающих антенн для частоты 960 МГц с необходимыми в рамках проекта характеристиками.
5. Проведение экспериментов по работе как программного обеспечения в частности, так и антенной системы в целом при различных режимах работы.

Купить

В результате проделанной работы были решены следующие задачи:
1. Разработана программа-прошивка МК ATSAM3S4C-AU в среде At- mel Studio 6.2, реализующая управление определенными портами ввода/вывода.
2. Разработано приложение для ОС Windows в среде Visual Studio C# 2010, реализующее графический интерфейс оператора управления платой-распределителем антенной системы.
3. Реализованы в программе-прошивке и в приложении интерфейса пользователя различные режимы управления антенной системой. В частности предусмотрены следующие режимы работы:
- режим пошагового включения выбранной антенны на неограниченное время;
- режим пошагового включения выбранной антенны на заданное время;
- режим сканирования с заданной частотой, направлением сканирования и длительностью сканирования.
4. Спроектированы и построены направленные приемо-передающие антенны для частоты 960 МГц с необходимыми в рамках проекта характеристиками.
5. Проведены эксперименты по определению работоспособности как программного обеспечения в частности, так и антенной системы в целом при различных режимах работы.
В итоге поставленная цель была достигнута - разработано программ-ное обеспечение, включающее в себя программу-прошивку и приложение интерфейса пользователя, для управления антенной системой на базе МК ATSAM3S4C-AU, а также созданы приемопередающие антенны с заданны¬ми характеристиками и проверена работоспособность антенной системы.

Купить