综合化防撞系统数字化S模式应答模块的设计

发布时间：2020-05-21 01:18

【摘要】：伴随着人们对与空中交通需求量的增加,民航防撞系统也经历了数个发展阶段。从最开始的以程序管制为核心的空中交通管制(ATC),到以自动化为核心的交通报警及防撞系统(TCAS),现在又提出了拥有更强防撞算法的TCAS II和S模式应答机综合系统。考虑到设备的成本和兼容性,怎么样将传统的TCAS和S模式应答机更好的融合在一起便成了急需解决的问题。本文描述了一种可行的综合化方案,该方案包括三个方面:天线综合化、信号处理综合化、以及核心处理单元综合,并且在此基础上提出了综合化防撞系统S模式应答模块设计思路,并且对其进行了验证以及实现。根据综合化设计方案,S模式应答机需要与TCAS系统交换信息,则S模式应答机要能接收来自不同通讯模式的询问信号,需要为每一种模式询问信号设计对应的解码器。S模式应答机在接收到射频询问信号后,将其混频到中频,对于中频处理本设计采用了中频数字化方案,即对中频进行A/D采样,数字下变频,到FPGA芯片可处理的数据速率,再对其进行解码,信息提取。S模式询问信号模式头是PAM调制,而报文数据是DPSK调制,本设计对应的采取了 ASK正交相干解调方案和DPSK差分相干解调的方案来对询问信号进行解码。对中频信号处理得到基带调幅信号之后,需要对照标准文件进行模式匹配,具体方法是提取PSV信号,根据信号标准时长设计匹配窗函数,匹配成功则输出标志信息,匹配失败就放弃数据。完成技术方案设计以及论证之后,基于FPGA的优势,本文选择了硬件描述语言VHDL来实现该模块。首先根据系统的性能需求和成本上的考虑,选取了一颗适合的FPGA芯片。接着利用FPGA典型设计原则将系统拆分为多个子模块,确定每个子模块的接口信息,画出子模块内部信号处理流程图,实现每个子模块源代码。之后,利用MATLAB生成的仿真信号对应答模块进行了仿真。通过分析仿真结果,发现了该设计对于A/C模式询问信号的处理时间过长,导致不能在规定的时间内做出应答。之后通过改进ASK解调方案解决了该问题。最后通过外场测试仪产生询问信号,对设计的模块进行测试。利用USB端口抓取实时信号,在Altera SignalTap II逻辑分析仪中与预期进行对比,发现该模块正确的检测到询问信号。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V328

【参考文献】

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本文编号：2673506