توصيفگر ها :
رادار مراقبت ثانويه , ترانسپوندر حالت S , مدار تشخيص سوال , پيادهسازي روي FPGA
چكيده فارسي :
در چند دهه اخير با پيشرفت قابل توجه صنعت هوانوردي، تجهيزات الكترونيكي بيش از گذشته در سامانههاي هوايي و فضايي مورد استفاده قرار گرفتهاند. يكي از نيازمنديهاي مهم هوانوردي كه متكي به سامانههاي الكترونيكي است كنترل ترافيك هوايي است. براي موقعيتيابي هواگردها و هدايت آنها از رادارهاي مراقبتي اوليه و ثانويه استفاده ميشود. در رادار مراقبتي اوليه، موقعيت هواپيما بر اساس موج بازگشتي از پالس فرستنده راداري تخمين زده ميشود. بنابراين رادار مراقبتي اوليه به ارسال اطلاعات از سمت هواپيما نياز ندارد؛ تنها كافي است هواپيما در محدوده برد رادار باشد و بدنه آن قابليت منعكس كردن سيگنالهاي راديويي را داشته باشد. با افزايش ترافيك هوايي، نياز به اطلاعات بيشتر از هواپيماها باعث توسعه رادار ثانويه شد. رادار ثانويه ميتواند با ارسال سوالهايي به هواپيماها از آنها درخواست كند تا هويت و وضعيت خود را گزارش كنند. در ابتدا دو سوال اصلي با نامهاي A و C در استاندارد در نظر گرفته شدند كه به ترتيب براي دريافت كد شناسايي هواپيما و ارتفاع آن استفاده ميشوند. با توجه به مشكلات طراحيهاي اوليه رادار ثانويه، حالت S توسعه پيدا كرد. مزيت اصلي حالت S نسبت به حالتها A و C سوال انتخابي است كه به رادار ثانويه اجازه ميدهد اطلاعات مختلفي از هواپيماها پرسش كند. امكان استفاده از رادار ثانويه مستلزم وجود يك سامانه ترانسپوندر بر روي هواپيماست. ترانسپوندر شامل آنتن، دو سويهساز، گيرنده، قسمت پردازش ديجيتال، تشخيص سوال و ساخت جواب، توليد كننده سيگنال پاسخ و فرستنده ميشود. در حال حاضر بروز رساني سامانه كنترل ترافيك هوايي كشور با تاكيد بر حالت S و سامانه مراقبتي وابسته خودكار در اولويت قرار گرفته است. در اين راستا، طرحهاي پژوهشي مختلفي در مقياس ملي در حال انجام است. اين پايان نامه به طراحي بخش پردازش اطلاعات سيگنال ديجيتال سوال دريافتي در ترانسپوندر حالت S ميپردازد. مدارهاي پردازشگر براي تغيير حساسيت دامنه، تشخيص سيگنال سوال، قالبهاي مختلف سوال، تشخيص خطا و تشخيص كدهاي سوال طراحي شده است. در مدار طراحي شده، ابتدا حساسيت دامنه نسبت به سيگنال دريافتي تنظيم ميشود سپس آشكارسازي پالسهاي دريافتي انجام ميشود. پس از آن، درخواستهاي حالت S و حالت A و C از هم جدا ميشوند. در ادامه با تطابق دادههاي دريافتي با قالبهاي استاندارد، محتواي سوال پرسيده شده استخراج ميشود. در صورت تشخيص وجود خطا يا مشكل، سوال كنار گذاشته ميشود. طراحي اين بخشها براي تشخيص سوالهاي ايستگاه زميني ضروري است تا ترانسپوندر بتواند با توجه به سوال پرسيده شده جواب مورد نظر را ايجاد كند. براي طراحي مدارها از نرم افزار Vivado استفاده شده است و صحت عملكرد آنها با استفاده از شبيهسازي مورد ارزيابي قرار گرفته است. پس از شناسايي ايرادها، بازطراحي مدار و تائيد شبيهسازي، پيادهسازي مدار بر روي FPGA انجام شده است. مدار پيادهسازي شده از جنبههاي مختلف از جمله كاركرد، منابع مصرفي و زمانبندي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بررسيهاي شبيهسازي و عملي حاكي از صحت عملكرد مدار طراحي شده بود. محصول اين پروژه ميتواند در سامانههاي مختلفي از جمله ترانسپوندر، رادار SSR، تستر و امولاتور استفاده شود.
چكيده انگليسي :
In recent decades, with significant advancements in the aviation industry, electronic equipment is increasingly utilized in aerospace systems. An essential requirement in aviation heavily reliant on electronic systems is air traffic control. Primary and secondary surveillance radars are used for aircraft positioning and guidance. In primary surveillance radar, aircraft positions are estimated based on reflected signals from radar pulses. Therefore, primary radar does not require information transmission from aircraft; it only requires the aircraft to be within radar range and have a body capable of reflecting radio signals. With the increase in air traffic, the need for more information from aircraft led to the development of secondary surveillance radar. Secondary radar can request aircraft to report their identity and status by sending them questions. Initially, two primary interrogation modes named A and C were considered in the standard, which were used for aircraft identification and altitude reporting, respectively. Due to the limitations of these initial designs, Mode S was developed. The primary advantage of Mode S over Modes A and C is the selective interrogation capability, allowing secondary radar to request various information from aircraft. The use of secondary radar necessitates the presence of a transponder system onboard the aircraft. A transponder includes an antenna, transceiver, receiver, digital processing unit, interrogation detection, response signal generation, and transmitter. Currently, updating the national air traffic control system emphasizes Mode S and its associated automatic dependent surveillance. Various national research projects are ongoing in this regard. This project focuses on designing the digital data processing part of the Mode S transponder interrogation received. Processor circuits are designed to adjust sensitivity ranges, detect interrogation signals, interpret different interrogation formats, error detection, and interrogation code recognition. In the designed circuit, received signal sensitivity ranges are first adjusted, then received pulse detection is made possible. Mode S and Modes A and C inquiries are then separated. Next, matched received data are extracted from standardized formats. If an error or problem is detected, the interrogation is discarded. Designing these parts is essential for ground station interrogation recognition so that the transponder can generate the required response based on the inquiry. The VIVADO software was used for circuit design, and their performance was evaluated using simulation. After identifying errors, the circuit was redesigned and simulation verified, and the circuit was implemented on the FPGA. The implemented circuit has been examined in terms of functionality, power consumption, and scheduling. The results of this project can be used in various systems, including transponders, SSR radars, testers, and emulators.