Simulace letového provozu s využitím HackRF One
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce se zabývá problematikou simulace letového provozu v kontextu multilateračního přehledového systému. Technika multilaterace počítá polohu letounu coby průsečík hyperboloidů na základě rozdílů v čase příchodu zpráv z palubního transpondéru na různé pozice přijímacích antén. Při nahrazení každé antény SDR modulem lze vzdušný provoz nasimulovat pomocí umělých ADS-B zpráv, které jsou ve správných časech přivedeny do jednotlivých anténních vstupů. V této práci je použito SDR HackRF One, jehož hardware i firmware byl modifikován pro dosažení úzce synchronizovaného vysílání z potenciálně libovolného počtu propojených HackRF jednotek. Zde popsané úpravy zajišťují shodný kmitočet i fázi vzorkovacího hodinového signálu na všech HackRF, stejně jako současné spuštění přenosu. Ve druhé části práce je představeno algoritmické řešení umožňující sestavit fiktivní vzdušný scénář s libovolným počtem letů i přijímacích antén. Výstupem je sada datových streamů vhodná pro vyslání skrz synchronizovaná HackRF. Každý stream odpovídá specifické poloze antény v krajině a obsahuje přesně načasované zprávy standardu ADS-B, zakódovány pulzně-poziční modulací a převedeny na IQ vzorky. Celý systém umožňuje testovat správnou funkci reálného multilateračního sledovače, jako je například produkt MSS od firmy ERA, a.s.
This work deals with air traffic simulation in the context of a multilateration surveillance system. The technique of multilateration calculates aircraft position at the intersection of hyperboloids, obtained from the differences in time of arrival of transponder messages to multiple receivers at known coordinates. By substituting an SDR module for each receiving antenna, air traffic can be simulated with the use of made-up ADS-B messages which get sent to the various antenna ports with proper timing. This thesis uses the HackRF One SDR that had both its hardware and firmware modified in order to achieve tightly synchronized transmissions from potentially any number of interconnected HackRF units. The modifications described herein ensure an identical sampling clock, both frequency- and phase-wise, across all units, as well as simultaneous triggering of transmissions. In the second part of the thesis, an algorithmic solution is presented for assembling fictional air scenarios with arbitrary number of flights and receiving stations. The output is a set of data streams suitable to be transmitted through synchronized HackRF's. Each stream represents a specific vantage point, a specific antenna, and contains precisely timed ADS-B messages, encoded using pulse-position modulation and converted into IQ samples. The complete solution can be used to validate the functioning of a real multilateration system, such as the MSS made by ERA, a.s.
This work deals with air traffic simulation in the context of a multilateration surveillance system. The technique of multilateration calculates aircraft position at the intersection of hyperboloids, obtained from the differences in time of arrival of transponder messages to multiple receivers at known coordinates. By substituting an SDR module for each receiving antenna, air traffic can be simulated with the use of made-up ADS-B messages which get sent to the various antenna ports with proper timing. This thesis uses the HackRF One SDR that had both its hardware and firmware modified in order to achieve tightly synchronized transmissions from potentially any number of interconnected HackRF units. The modifications described herein ensure an identical sampling clock, both frequency- and phase-wise, across all units, as well as simultaneous triggering of transmissions. In the second part of the thesis, an algorithmic solution is presented for assembling fictional air scenarios with arbitrary number of flights and receiving stations. The output is a set of data streams suitable to be transmitted through synchronized HackRF's. Each stream represents a specific vantage point, a specific antenna, and contains precisely timed ADS-B messages, encoded using pulse-position modulation and converted into IQ samples. The complete solution can be used to validate the functioning of a real multilateration system, such as the MSS made by ERA, a.s.
Description
Citation
MIKAN, L. Simulace letového provozu s využitím HackRF One [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jiří Vávra, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Vladimír Levek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Hrdý, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Libich, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-15
Defence
Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své bakalářské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise:
1) Jaký typ CPL byl použit? na desce už je osazen Xilinx CoolRunner.
2) Jaký vliv má změna časové základny na přesnost multilaterace? odchylka je závislá na mnoha parametrech, zřejmě patří duševnímu vlastnictví společnosti ERA a.s., ke které nemá student přístup.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení