机载防撞系统主控编码模块的硬件设计与实现

发布时间：2017-09-15 03:34

  本文关键词：机载防撞系统主控编码模块的硬件设计与实现

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【摘要】：随着民航事业的迅速发展,空中交通变得越来越繁忙,航路也随之变得拥挤。防止飞机之间的碰撞,保证飞机的安全飞行已变得越来越重要。然而仅仅依靠地面交通管制,还不足以完全保证飞机的安全飞行。为了使飞机之间能够更好的通信交流,航空领域致力多年开发了机载防撞系统,即TCAS系统,它能有效的降低碰撞的可能性,避免碰撞的发生。本文主要对机载防撞系统的主控编码模块部分进行了研究与设计。该模块不仅能产生各模式的问询信号,还产生与其他各模块的控制信号。本文主要从硬件电路与内部逻辑设计两个方面着手。其中硬件电路是逻辑设计的平台。本文的系统使用FPGA作为控制中心。其中本文的设计重点是C模式问询信号和S模式问询信号的产生。因为飞机用于防撞算法的数据都是基本都是通过这两种问询方式获取的。硬件电路的设计包括FPGA配置下载电路,电源管理模块,时钟模块,双向总线缓冲电路等。在C模式的设计中,为了降低飞机收到的干扰应答信号,提高问询效率,采用了小声呼叫的询问方式。发射的C模式询问信号,利用其问询脉冲信号与旁瓣抑制脉冲在时间上的可分离性,采取了将框架脉冲按需要分成两段的方式,以便有效的利用4波束的定向天线来形成和差波束。C模式问询信号主要通过ASK调制方式产生。S模式问询信号的调制方式包括ASK和DPSK两种,并在DPSK调制方式中加入了循环冗余校验码,大大提高了信号传输的可靠性与抗干扰能力。能够传输飞机的身份,地址,高度等各种信息。主控编码模块还设计了与其他模块的相互协调、控制,包括与前端装置的沟通与控制,与译码板的连接与控制等。本文最终实现了编码模块的各种功能,并且能满足各问询时序要求。
【关键词】：机载防撞系统 主控编码 硬件电路 C 模式问询 S 模式问询
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V244.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外发展及研究现状12-14
• 1.3 本论文主要研究内容14
• 1.4 本文的组织结构安排14-16
• 第二章 机载防撞系统的总体工作原理16-32
• 2.1 TCAS系统简介16-20
• 2.1.1 TCAS系统的组成16-18
• 2.1.2 TCAS系统的工作原理18-20
• 2.2 天线波束的扫描原理20-25
• 2.2.1 天线方向图20-21
• 2.2.2 阵列天线的辐射方向图21-22
• 2.2.3 圆周阵列的方向图22-25
• 2.3 测向的原理25-28
• 2.3.1 单脉冲测向技术25-26
• 2.3.2 测向原理26-28
• 2.4 数字调制与解调技术28-31
• 2.4.1 二进制振幅键控（ASK）28-29
• 2.4.2 二进制差分相移键控调制（DPSK）29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 TCAS系统主控编码模块的结构设计32-51
• 3.1 编码模块的作用与功能需求分析32-33
• 3.2 主控编码模块的硬件电路设计33-36
• 3.2.1 编码板的电路框图33-35
• 3.2.2 双向总线缓冲电路模块35-36
• 3.3 各问询模式的设计36-42
• 3.3.1 C模式全呼问询/应答36-38
• 3.3.2 C模式小声呼叫问询38-39
• 3.3.3 S模式点名问询与应答39-42
• 3.4 与其他模块的通信与控制42-50
• 3.4.1 与计算机/接.板的通信与控制42-44
• 3.4.2 与前端/通道的通信与控制44-47
• 3.4.3 跟译码板的通信与控制47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 TCAS系统主控编码模块的实现51-67
• 4.1 总体结构框图51-54
• 4.2 CPU处理中心模块54-55
• 4.2.1 CPU处理中心的实现54
• 4.2.2 CPU处理中心的编码流程54-55
• 4.3 C模式问询55-58
• 4.3.1 C模式问询实现55-57
• 4.3.2 C模式问询编码流程57-58
• 4.4 S模式侦听58-59
• 4.4.1 侦听模式的具体实现58-59
• 4.4.2 S模式侦听编码流程59
• 4.5 S模式问询59-61
• 4.5.1 S模式问询实现59-60
• 4.5.2 S模式点名问询编码流程60-61
• 4.6 自检部分61-66
• 4.6.1 天线自检62
• 4.6.2 接收机自检62-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第五章 编码模块的功能测试及结果分析67-81
• 5.1 C模式小声呼叫问询的测试67-70
• 5.1.1 C模式小声呼叫问询的测试方法67-68
• 5.1.2 测试结果及分析68-70
• 5.2 C模式全呼叫问询的测试70-72
• 5.2.1 C模式全呼叫问询的测试方法70
• 5.2.2 测试结果及分析70-72
• 5.3 S模式侦听的测试72-73
• 5.3.1 S模式侦听的测试方法72
• 5.3.2 测试结果及分析72-73
• 5.4 S模式点名问询的测试73-76
• 5.4.1 S模式点名问询的测试方法74
• 5.4.2 S模式点名问询测试结果及分析74-76
• 5.5 飞机抑制信号的测试76
• 5.6 框架探测与应答译码的测试76-78
• 5.7 宽脉冲探测和脉冲位置鉴别78-80
• 5.8 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-82
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86

【参考文献】

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1 韩晓霞;田书林;李力;;二次雷达S模式询问信号的解调译码实现[J];中国测试;2011年04期

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本文编号：854104