اندازه گیری سیگنال در فضا با استفاده از میکروکوپتر
چکیده
یک فرآیند اندازه گیری مبتنی بر سامانه هوایی بدون سرنشین (UAS) برای تکمیل بازرسی متعارف پرواز در وسایل کمکی ناوبری زمینی توصیف گشته است. برخلاف بازرسی پرواز معمولی با یک هواپیما، این پلت فرم اجازه پرواز شبه ثابت در سطح زمین را در مناطق حیاتی با زمان مشاهده طولانی و بدون استفاده از هلیکوپترهای سرنشین دار گرانقیمت برای حمل تجهیزات و آنتن های اندازه گیری می دهد.
میکروکوپتر محموله ای را حمل می کند که شامل یک آنتن خطی کوتاه و یک سامانه دریافت / ثبت پهن باند مبتنی بر FPGA بسیار کوچک است. برخلاف روش های مرسوم، سیگنال در فضای میانگذر اولیه که در بر دارنده پهنای باند کانال کامل است با نرخ داده های بالا نمونه برداری شده و مستقیماً بدون هیچ گونه پیش پردازشی ثبت می گردد. این امر منجر به حفظ فرصت حداکثری برای پساپردازش هر سیگنال جهت استخراج همه پارامترهای ضروری مد نظر می گردد. در میان پارامترهای هدایت پرواز معمولی مانند DDM، ماهیت پراکنده سازها را در دامنه های زمان و فرکانس می توان نشان داد. همه داده ها از نظر زمان با بردار پرواز حاصل از سامانه موقعیت پیشرفته آنبورد هماهنگ شده است.
این مقاله به توصیف تجربیات حاصل از این سامانه می پردازد و در ابتدا نتایج اندازه گیری به دست آمده از مکان یاب ILS و تاسیسات VOR را توصیف می نماید.
مقدمه
اندازه گیری قدرت میدان مطلق و سیگنال در فضا (SIS) با استفاده از هلیکوپترهای سرنشین دار، هواپیما و یا وسایل نقلیه زمینی با دکل های توسعه پذیر در صورت لزوم انجام می پذیرد. در گذشته از بالون و بلیمپ هلیومی نیز استفاده می شد. اشکالات عملیاتی آن ها عبارتست از: هزینه های بالا، جابجایی سریع (عدم امکان اندازه گیری مکرر نمونه ها در یک نقطه)، قدرت مانور محدود، زمان راه اندازی طولانی و یا، در مورد یک دکل، فضای هوا محدود برای پوشش دهی. اکنون، با دسترسی به سامانه هوایی بدون سرنشین (UAS) مانند میکروکوپتر، یک پلت فرم مقرون به صرفه همه کاره و تطبیق پذیر را می توان برای مقاصد مختلفی به کار گرفت. زمینه های کاربردی مانند: عکاسی هوایی، طیف سنجی و دماسنجی مادون قرمز، پایش، بازرسی و ارائه خدمات، نقشه برداری، و غیره تاکنون تا حدودی به صورتی پایدار توسط بسیاری از شرکت های کوچک ارائه کننده این خدمات محرز شده اند. با این حال، پلت فرم های مزبور ویژگی های متعددی را عرضه داشته که منجر به بهبود چشمگیر اثربخشی اندازه گیری SIS می گردند. در اینجا از UAS برای اندازه گیری دقیق میدان و سیگنال الکترومغناطیسی تاسیسات CNS تعریف شده در ضمیمه دهم ICAO استفاده می شود [1]. این امر را نمی توان به اندازه کافی با بازرسی پرواز (FI) مرسوم ارزیابی نمود و فراتر از روندهای تعریف شده در DOC8071 می باشد [2].
ABSTRACT
An unmanned aerial system (UAS)-based measurement process to supplement conventional flight inspection of terrestrial navigation aids is described. In contrast to typical flight inspection with an aircraft, the platform allows quasistationary hovering in critical areas with extended observation times, without using expensive manned helicopters to carry measurement equipment and antennas.
A microcopter carries the payload which consists of a short linear antenna and a highly miniaturized, FPGA-based large bandwidth receiving/recording system. In contrast to conventional methods, the raw band pass signal-in-space covering the complete channel bandwidth is sampled at a high data rate, and is directly recorded without any preprocessing whatsoever. This preserves maximum opportunities for any signal post-processing to extract all essential parameters of interest. Among typical flight guidance parameters such as DDM, the nature of scatterers can be shown in the time and frequency domains. All data is synchronized in time with the flight vector gained from an advanced on-board position system.
The paper describes experiences gained with the system, and provides first measurement results obtained from ILS localizer and VOR facilities.
INTRODUCTION
Absolute field strength and signal-in-space (SIS) measurements have been performed by using manned helicopters, aircraft or ground vehicles with extendable masts where necessary. Also helium-filled balloons and blimps have been used in the past. Drawbacks of their operation are high costs, fast movement (no repetitive measurement samples can be taken at the same spot), limited maneuverability, long setup time, or, in case of a mast, limited air space to be covered. Now, with the availability of unmanned aerial systems (UAS) such as microcopters a versatile and comparatively cost-effective platform can be deployed for such purposes. Fields of application such as aerial photography, infrared spectroscopy and thermometry, surveillance, inspection and service, surveying, etc. are partly already firmly established with many small companies offering these services. However, these platforms also offer several features that drastically improve the effectiveness of SIS measurements. Here, the UAS is used for precision electromagnetic field and signal measurements of CNS facilities defined in ICAO Annex 10 [1]. This is a task which cannot be assessed sufficiently by conventional flight inspection (FI), and is beyond of the procedures defined in DOC8071 [2].
چکیده
مقدمه
طراحی یک سامانه اندازه گیری
ناوبری دقیق با استفاده از RTK
دریافت و پردازش سیگنال
آنتن ها و نمود RF
پردازش سیگنال
تکنیک نمونه برداری کمینه
آزمون ها و نتایج پرواز
ILS LOC
GBAS
نتیجه گیری
فعالیت های آتی
منابع
ABSTRACT
INTRODUCTION
DESIGN OF A MEASUREMENT SYSTEM
PRECISION NAVIGATION USING RTK
SIGNAL RECEPTION AND PROCESSING
RF front-ends and antennas
Signal processing
Undersampling technique
FLIGHT TESTS AND RESULTS
ILS LOC
Doppler VOR
GBAS
CONCLUSIONS
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه