某型号TCAS测试设备软件设计
发布时间：2021-08-08 18:06
随着航空工业的迅速发展和空中物流时代的到来,空中交通量日益增大,这使得TCAS（空中交通防撞系统）在保障飞行安全方面的作用越来越重要,同时,为保证TCAS系统能够处于正常且稳定可靠的工作状态,对其进行一系列的测试也变得十分重要,但随着航空无线电技术委员会颁布的相关测试标准越来越多,所需测试的内容也越来越复杂,导致传统测试方法的效率不断下降,所以开发一种专门测试TCAS的设备就显得十分的重要,而为了使得测试设备支持更多的测试标准和测试内容,测试设备的软件就起到了很重要的作用。本文按照模块化的思想,严格遵循软件开发的流程,完成了一个TCAS测试设备的上位机软件设计,可为研发TCAS设备及其测试设备的相关研究人员提供一定的参考,主要工作内容如下:（1）在理解了二次雷达、TCAS系统和ADS-B系统的工作原理上,分析了空-空通信和地-空通信相关信号的格式和数据编码方式,总结了TCAS场景模拟测试,应答机测试等测试模式所需设置的参数和内容。（2）结合国外同类测试设备和机载防撞系统的相关测试标准,对软件进行了详细的需求分析,并使用模块化的思想,将软件的功能分为多个模块进行设计,包括用户界面模块,信...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二次监视雷达工作原理
第二章基本原理与相关技术5进行解码处理，分析出高度、识别码等信息，通过显示器将这些内容显示[6]。除此之外，若在一个交通管制系统中，一次雷达与二次雷达同时存在，那么它们通常会是协同工作的。一次雷达的天线会安装在二次雷达的条形天线的下方，两者会进行同步扫描，共用定时器和显示器，这样，两者的工作就会同步进行。无论是询问信号，还是应答信号，它们都是射频脉冲信号，由多个脉冲组成。根据脉冲之间的间隔和编码方式的不同，将信号分成了A、C、S三种模式，下面就对这几种信号的格式进行介绍。2.1.2二次雷达的询问信号询问信号的模式可分为4种，分别为A模式询问、C模式询问、联合询问和S模式询问，工作频率均为1030MHz。2.1.2.1A模式询问与C模式询问图2-2A/C模式询问信号格式A、C两种模式的询问信号均由P1、P2、P3三个脉冲组成，如图2-2所示，每个脉冲的宽度均为0.8μs。P1脉冲与P2脉冲的间隔也都是2μs，不同的是P1脉冲与P3脉冲的间隔，A模式为8μs，C模式则为21μs。此外，A模式询问触发应答机产生识别和监视应答。C模式询问触发应答机产生自动气压高度发送和监视应答[7]。两种模式均具有旁瓣抑制的作用，所谓旁瓣抑制（SLS），就是控制P1、P3脉冲与P2脉冲幅度的差值来控制应答机应答信号的产生。如果P1脉冲高于P2脉冲的幅度9dB，就产生应答信号；如果P2脉冲大于P1脉冲，不产生应答信号。
电子科技大学硕士学位论文62.1.2.2联合询问联合询问模式分为两种，一种是A/C/S模式全呼叫询问，这种询问触发A/C模式应答机和S模式应答机产生监视应答；另一种是A/C模式全呼叫询问，只触发A/C模式应答机产生监视应答。图2-3联合询问模式询问信号格式这两种模式的信号格式如图2-3所示，相当于在A/C模式询问信号的基础上增加了P4脉冲，P4脉冲位于P3脉冲之后，脉冲间隔为2μs。通过P4脉冲的宽度区分两种模式，A/C/S模式全呼叫询问为1.6μs，而A/C模式全呼叫询问为0.8μs。2.1.2.3S模式询问如图2-4所示，S模式询问信号由P1、P2、P5、P6四个脉冲组成，P1、P2、P5的脉冲宽度均为0.8μs，对于P6脉冲，为区分S模式信号的长短两种格式，其脉宽对短格式信号为16.25μs，长格式信号为30.25μs。P1脉冲与P2脉冲的间隔为2μs，P2脉冲与P6脉冲的间隔为1.5μs，另外，为了让应答机接收到信号之后，能够确定信息数据位的起始位置，在P6脉冲上升沿后的1.25μs，也就是P5脉冲的中间位置，设置一个同步相位反转。在这个位置之后的0.5μs，就是56或112个数据位，每个数据位的时间长度为0.25μs，均采用DPSK（差分相移键控）调制。为了防止P6脉冲的下降沿对传输信息的解码造成干扰，在最后一个数据位后，有一个0.5μs的保护间隔。在波束主瓣范围内，为了避免S模式询问造成同步混扰，要将A/C模式应答机对S模式询问的应答进行抑制，所以P1的脉冲幅度要小于P2的脉冲幅度。而在波束主瓣范围外，使用P5脉冲来抑制其他飞机的应答。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析基于1090ES的ADS-B系统的CPR算法[J]. 王新虎. 电子世界. 2018(18)
[2]基于LabWindows/CVI的雷达信号分析软件设计[J]. 雷宇,张林让,苗雪平. 电子科技. 2015(01)
[3]艾法斯和ATG宣布建立战略联盟以提供下一代应答机和TCAS航空电子测试设备[J]. 国外电子测量技术. 2014(05)
[4]程控仪器的GPIB通信设计[J]. 齐健东. 信息通信. 2014(04)
[5]基于VISA库及SCPI命令的仪器程控测量[J]. 秦凡,韦高. 现代电子技术. 2011(11)
[6]二次雷达C模式编解码实现[J]. 梁山,王运锋. 电讯技术. 2010(02)
[7]基于LabWindows/CVI的信号分析仪的设计[J]. 马青亮,周伦彬,李振娜. 中国测试. 2009(06)
[8]基于SCPI语言的智能仪器LabVIEW驱动程序设计[J]. 朱波,李华. 仪表技术与传感器. 2008(09)
[9]空中交通警戒和防撞系统的发展历程[J]. 黎峰. 中国民用航空. 2004(10)
[10]基于Web的远程虚拟仪器的实现[J]. 孙传伟,李念强,李福林,王玉泰. 工业控制计算机. 2003(07)
硕士论文
[1]自适应通信上位机关键技术研究与实现[D]. 赵俊琴.西南科技大学 2019
[2]信号源自动测试软件的设计与实现[D]. 宋诗冰.电子科技大学 2019
[3]基于WPF+SQL的军队涉密文件资料管理系统的设计与实现[D]. 任楷川.吉林大学 2018
[4]基于数字多波束的ADS-B IN综合集成设计与实现[D]. 蔡昌雷.电子科技大学 2018
[5]UAT模式下ADS-B数据评估与应用研究[D]. 张榆薪.中国民用航空飞行学院 2018
[6]机载S模式应答机的信号处理系统设计[D]. 王娜娜.西安电子科技大学 2018
[7]机载应答机数据协议解析与实现[D]. 肖强.电子科技大学 2018
[8]微波信号源系统软件设计[D]. 吴政庭.电子科技大学 2018
[9]TCAS和S模式应答机数据接口标准的研究[D]. 魏航科.电子科技大学 2018
[10]S模式地—空监视通信的数据协议解析与仿真[D]. 张天俊.电子科技大学 2017
本文编号：3330427
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二次监视雷达工作原理
第二章基本原理与相关技术5进行解码处理，分析出高度、识别码等信息，通过显示器将这些内容显示[6]。除此之外，若在一个交通管制系统中，一次雷达与二次雷达同时存在，那么它们通常会是协同工作的。一次雷达的天线会安装在二次雷达的条形天线的下方，两者会进行同步扫描，共用定时器和显示器，这样，两者的工作就会同步进行。无论是询问信号，还是应答信号，它们都是射频脉冲信号，由多个脉冲组成。根据脉冲之间的间隔和编码方式的不同，将信号分成了A、C、S三种模式，下面就对这几种信号的格式进行介绍。2.1.2二次雷达的询问信号询问信号的模式可分为4种，分别为A模式询问、C模式询问、联合询问和S模式询问，工作频率均为1030MHz。2.1.2.1A模式询问与C模式询问图2-2A/C模式询问信号格式A、C两种模式的询问信号均由P1、P2、P3三个脉冲组成，如图2-2所示，每个脉冲的宽度均为0.8μs。P1脉冲与P2脉冲的间隔也都是2μs，不同的是P1脉冲与P3脉冲的间隔，A模式为8μs，C模式则为21μs。此外，A模式询问触发应答机产生识别和监视应答。C模式询问触发应答机产生自动气压高度发送和监视应答[7]。两种模式均具有旁瓣抑制的作用，所谓旁瓣抑制（SLS），就是控制P1、P3脉冲与P2脉冲幅度的差值来控制应答机应答信号的产生。如果P1脉冲高于P2脉冲的幅度9dB，就产生应答信号；如果P2脉冲大于P1脉冲，不产生应答信号。
电子科技大学硕士学位论文62.1.2.2联合询问联合询问模式分为两种，一种是A/C/S模式全呼叫询问，这种询问触发A/C模式应答机和S模式应答机产生监视应答；另一种是A/C模式全呼叫询问，只触发A/C模式应答机产生监视应答。图2-3联合询问模式询问信号格式这两种模式的信号格式如图2-3所示，相当于在A/C模式询问信号的基础上增加了P4脉冲，P4脉冲位于P3脉冲之后，脉冲间隔为2μs。通过P4脉冲的宽度区分两种模式，A/C/S模式全呼叫询问为1.6μs，而A/C模式全呼叫询问为0.8μs。2.1.2.3S模式询问如图2-4所示，S模式询问信号由P1、P2、P5、P6四个脉冲组成，P1、P2、P5的脉冲宽度均为0.8μs，对于P6脉冲，为区分S模式信号的长短两种格式，其脉宽对短格式信号为16.25μs，长格式信号为30.25μs。P1脉冲与P2脉冲的间隔为2μs，P2脉冲与P6脉冲的间隔为1.5μs，另外，为了让应答机接收到信号之后，能够确定信息数据位的起始位置，在P6脉冲上升沿后的1.25μs，也就是P5脉冲的中间位置，设置一个同步相位反转。在这个位置之后的0.5μs，就是56或112个数据位，每个数据位的时间长度为0.25μs，均采用DPSK（差分相移键控）调制。为了防止P6脉冲的下降沿对传输信息的解码造成干扰，在最后一个数据位后，有一个0.5μs的保护间隔。在波束主瓣范围内，为了避免S模式询问造成同步混扰，要将A/C模式应答机对S模式询问的应答进行抑制，所以P1的脉冲幅度要小于P2的脉冲幅度。而在波束主瓣范围外，使用P5脉冲来抑制其他飞机的应答。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析基于1090ES的ADS-B系统的CPR算法[J]. 王新虎. 电子世界. 2018(18)
[2]基于LabWindows/CVI的雷达信号分析软件设计[J]. 雷宇,张林让,苗雪平. 电子科技. 2015(01)
[3]艾法斯和ATG宣布建立战略联盟以提供下一代应答机和TCAS航空电子测试设备[J]. 国外电子测量技术. 2014(05)
[4]程控仪器的GPIB通信设计[J]. 齐健东. 信息通信. 2014(04)
[5]基于VISA库及SCPI命令的仪器程控测量[J]. 秦凡,韦高. 现代电子技术. 2011(11)
[6]二次雷达C模式编解码实现[J]. 梁山,王运锋. 电讯技术. 2010(02)
[7]基于LabWindows/CVI的信号分析仪的设计[J]. 马青亮,周伦彬,李振娜. 中国测试. 2009(06)
[8]基于SCPI语言的智能仪器LabVIEW驱动程序设计[J]. 朱波,李华. 仪表技术与传感器. 2008(09)
[9]空中交通警戒和防撞系统的发展历程[J]. 黎峰. 中国民用航空. 2004(10)
[10]基于Web的远程虚拟仪器的实现[J]. 孙传伟,李念强,李福林,王玉泰. 工业控制计算机. 2003(07)
硕士论文
[1]自适应通信上位机关键技术研究与实现[D]. 赵俊琴.西南科技大学 2019
[2]信号源自动测试软件的设计与实现[D]. 宋诗冰.电子科技大学 2019
[3]基于WPF+SQL的军队涉密文件资料管理系统的设计与实现[D]. 任楷川.吉林大学 2018
[4]基于数字多波束的ADS-B IN综合集成设计与实现[D]. 蔡昌雷.电子科技大学 2018
[5]UAT模式下ADS-B数据评估与应用研究[D]. 张榆薪.中国民用航空飞行学院 2018
[6]机载S模式应答机的信号处理系统设计[D]. 王娜娜.西安电子科技大学 2018
[7]机载应答机数据协议解析与实现[D]. 肖强.电子科技大学 2018
[8]微波信号源系统软件设计[D]. 吴政庭.电子科技大学 2018
[9]TCAS和S模式应答机数据接口标准的研究[D]. 魏航科.电子科技大学 2018
[10]S模式地—空监视通信的数据协议解析与仿真[D]. 张天俊.电子科技大学 2017
本文编号：3330427
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