仪表着陆与伏尔导航系统的研究与实现

论文摘要

本文介绍了民用航空飞行中精密进近和着陆的分类及其所要达到的精度要求,介绍了仪表着陆系统(ILS)和伏尔导航系统(VOR)在精密进近和着陆中的应用及其性能。文章针对仪表着陆与伏尔导航接收机的不同模式进行结构与性能上的分析,采用现在流行的FPGA和DSP等先进数字信号处理技术。文章提出了不同模式下接收机的硬件实现方案,包括仪表着陆及伏尔导航系统两种工作模式的基本工作原理和相应的方案论证,以及处理过程中的一系列适合FPGA实现的新算法、新思路。文章重点研究了伏尔导航接收机的实现,包括30Hz可变相与基准相的相位比较技术,以及IIR滤波器和自适应滤波器的性能分析及其FPGA的巧妙实现。最后,文章给出了仪表着落系统与伏尔导航接收机的系统仿真图,实测数据,硬件图和实测图及各项性能指标。根据仿真和测试结果可以看出,仪表着陆系统和伏尔导航接收机的实测结果与理论分析相一致,设计精度达到系统性能指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 无线电导航概述
• 1.3 飞机着陆系统分类
• 1.4 飞机着陆系统概述
• 1.4.1 飞机着陆系统的发展
• 1.4.2 飞机自动着陆系统的组成
• 1.4.3 飞机着陆的基本过程
• 1.5 论文研究内容
• 第二章 仪表着陆系统
• 2.1 仪表着陆原理
• 2.1.1 航向角检测
• 2.1.2 下滑角检测
• 2.1.3 导航识别信号
• 2.2 仪表着陆系统实现
• 2.2.1 仪表着陆系统框图
• 2.2.2 调制度差计算方案
• 2.3 FPGA 与DSP 接口协议
• 2.4 仪表着陆系统数据后处理算法
• 2.5 小结
• 第三章 伏尔导航接收机
• 3.1 伏尔系统原理
• 3.1.1 伏尔信号组成
• 3.1.2 伏尔系统基本原理
• 3.1.3 伏尔导航系统的用途
• 3.2 伏尔导航系统实现
• 3.2.1 伏尔信号处理流程
• 3.2.2 相位比较器
• 3.3 告警信号处理
• 3.3.1 交流信号幅度计算
• 3.3.2 鉴频器设计
• 3.4 小结
• 第四章 仪表着陆与伏尔导航系统的关键技术
• 4.1 信号中频采样理论
• 4.2 数字滤波器设计与实现
• 4.2.1 IIR 数字滤波器的MATLAB 设计
• 4.2.2 IIR 滤波器设计方案
• 4.2.3 IIR 数字滤波器的VHDL 描述
• 4.3 抽取与平滑滤波
• 4.3.1 整数倍抽取
• 4.3.2 抽取与平滑滤波的设计
• 4.4 自适应滤波器
• 4.4.1 自适应滤波器简介
• 4.4.2 自适应滤波原理
• 4.4.3 自适应滤波算法
• 4.5 频率检测器
• 4.6 小结
• 第五章 仪表着陆系统与伏尔接收机仿真和性能测试
• 5.1 仪表着陆系统软件仿真结果及分析
• 5.1.1 航向信号检测总体流程
• 5.1.2 航向角检测仿真结果及分析
• 5.1.3 90Hz 和150Hz 带通滤波器性能比较
• 5.1.4 系统抗噪声性能统计及分析
• 5.2 伏尔导航接收机仿真
• 5.2.1 伏尔系统仿真框图及仿真过程
• 5.2.2 伏尔信号仿真结果
• 5.2.3 AM 解调后得到的信号仿真结果
• 5.2.4 提取的30Hz 可变相与基准相信号仿真结果
• 5.2.5 相位比较仿真结果
• 5.2.6 抗频偏测试
• 5.2.7 抗噪声测试
• 5.3 仪表着陆与伏尔导航系统收机的测试
• 5.3.1 仪表着陆与伏尔导航系统收机的系统测试图
• 5.3.2 仪表着陆系统的测试图
• 5.3.3 伏尔导航系统接收机的实测数据
• 5.3.4 仪表着陆系统与伏尔导航系统收机的莫尔斯码的检测
• 5.4 系统技术性能指标
• 5.5 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献