【摘 要】
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空中防撞系统（TCAS）是一种重要的航空电子设备,能够在飞机飞行过程中实现对周围空域的监控,并且在可能出现相撞危险时,发出危险警告。还能够指导飞行员通过操纵飞机,在垂直方向做出上升或下降的规避动作。为了满足研发过程的验证需要,将问题发现和排除在飞机起飞前,以及保障设备稳定运行,需要空中防撞系统测试设备来完成相应的测试工作。本文根据TCAS设备实际测试需要,基于软件无线电技术提出了使用三片FPGA+
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空中防撞系统（TCAS）是一种重要的航空电子设备,能够在飞机飞行过程中实现对周围空域的监控,并且在可能出现相撞危险时,发出危险警告。还能够指导飞行员通过操纵飞机,在垂直方向做出上升或下降的规避动作。为了满足研发过程的验证需要,将问题发现和排除在飞机起飞前,以及保障设备稳定运行,需要空中防撞系统测试设备来完成相应的测试工作。本文根据TCAS设备实际测试需要,基于软件无线电技术提出了使用三片FPGA+三片射频收发器架构的设计方案,实现了568个静态目标和32个动态目标的信号模拟功能。1、论文首先阐述了TCAS系统的发展现状和TCAS综合测试系统的研究现状。然后对TCAS系统的整个工作流程进行了分析,同时对空中防撞系统在通信过程中的特殊通信格式进行了介绍。以此为基础,设计了将600个目标分别存储在三片FPGA中,并将每片FPGA中的200个目标分四个存储模块中,每个存储模块存储50个目标的方法实现多目标设计方案。2、硬件电路的设计是通过以FPGA作为主控模块,配合PCI9054实现和上位机的桥接通信,并选用AD9361作为射频收发器实现数字基带信号和射频信号的转换。然后配合时钟模块产生高稳定度的时钟信号,电源模块提供稳定供电电压来实现硬件设计需求。3、硬件逻辑模块设计包括以CPCI接口模块实现和上位机的桥接通信,通过信号接收译码逻辑模块对接收到的询问/应答信号进行解码提取有效信息。TCAS收发主机测试则需要根据有效信息通过多目标并行查找逻辑实现有效目标查找,并将提取的目标信息通过预处理模块实现目标高度、距离、方位信息的转换。基带信号编码模块实现对应答信号和询问信号的基带信号编码。最后通过搭建测试平台对整个设计进行验证。通过验证,本设计能够实现询问信号译码,并且根据询问信息,模拟产生568个静态目标和32个动态目标的应答信号。本设计能够根据上位机设置,模拟产生要求的询问信号,并实现应答信号的接收译码。
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