Передача даних ADS-B та траєкторного управління політом з безпілотного літального апарата через супутник

Автор(и)

  • Andrii Grekhov National Aviation University
  • Vasil Kondratiuk National Aviation University

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.72.11978

Ключові слова:

канал зв'язку безпілотного літального апарата, нелінійність супутникового транспондера, OFDM канал

Анотація

Мета: 1) розробити модель супутникового каналу зв’язку безпілотного літального апарата з адаптивною модуляцією та ортогональним частотним розділенням каналів; 2) розрахувати параметри каналу з релеєвськими завмираннями та різними типами нелінійності супутникового транспондера; 3) проаналізувати вплив завмирань та типу нелінійності на параметри каналу супутникового зв'язку.

Метод: для моделювання роботи каналу використано програмне забезпечення MATLAB Simulink.

Результати: Вперше на основі стандарту IEEE 802.16d розроблено реалістичну модель супутникового канала зв'язку безпілотного літального апарата, яка використовується для оцінки параметрів каналу. Створена модель враховує завмирання Релея в лінії зв'язку донизу і нелінійності підсилювача супутникового транспондера. Отримано залежності співвідношення сигнал-шум в наземному приймачі від співвідношення сигнал-шум в  лінії зв'язку донизу для різних типів модуляції (BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM) і швидкості передачі даних. Нелінійність супутникових підсилювачів аналізувалась на основі лінійної моделі, кубічної поліноміальної моделі, гіперболічної тангенціальної моделі, моделі Горбані та моделі Раппа. Результати для кубічної поліноміальної моделі та гіперболічної тангенціальної моделі подібні до лінійної моделі, але значно відрізняються від моделі Горбані та моделі Раппа. Для моделей Горбані та Раппа спостерігаються дуже низькі значення співвідношення сигнал-шум в приймачі.  Обговорення: Запропонований підхід може розглядатися як метод оцінки параметрів каналу супутникового зв'язку безпілотного літального апарата із завмираннями. Показано, яким чином тип модуляції змінюється залежно від рівня співвідношення сигнал-шум та типу завмирань. Розроблена модель дозволяє прогнозувати роботу каналу з завмиранням Релея і може бути корисною для проектування систем зв'язку.

Біографії авторів

Andrii Grekhov, National Aviation University

Doctor of Physics and Mathematics (1990). Professor (1991). Expert of  EUROCONTROL for ADS-B systems.

Department of Air Navigation Systems, National Aviation University, Kyiv, Ukraine.

Education: Physical Department of the Kyiv State Taras Shevchenko University, Ukraine (1973), M.Sc. Degree with Honors confirming qualification of Physicist Theorist.

Research area: satellite communications and information channels, computer modeling of information flows in airborne collision avoidance systems, ADS-B systems, surveillance processes and modern signal processing, expansion of terrestrial surveillance systems for ADS-B using satellite system IRIDIUM, noise resistant coding and forward error correction, aviation security assessment based on simulation.

Vasil Kondratiuk, National Aviation University

Director of Research and Training Centre "Aerospace Center" at the National Aviation University.

Education: Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine (1985).

Research area: global navigation satellite systems, unmanned aerial vehicles, aviation, performance-based navigation (PBN), experimental techniques.

Посилання

EUROCAE WG73 UAS. Concept of RPAS Required Communication Performance Methodology for the Command, Control and Communication Link. Available at: https://www.uavdach.org/News/WG73_CClink_RRCPDraftforWG73CommentV0%2010.pdf.

STANAG 4609/AEDP-8. NATO Digital Motion Imagery Format. Available at: http://www.gwg.nga.mil/misb/docs/nato_docs/STANAG_4609_Ed3.pdf.

STANAG 7023/AEDP-9. NATO Primary Image Format. Available at: https://booksmovie.org/similar-pdf-stanag-7023-nato.html.

STANAG 4607/AEDP-7. NATO Ground Moving Target Indicator Format. (GMTIF). Available at: http://standards.globalspec.com/std/1300603/nato-stanag-4607.

Faezah J., Sabira K. (2009) Adaptive Modulation for OFDM Systems. International Journal of Communication Networks and Information Security, vol.1, no. 2, pp. 1-8.

Sharma D., Srivastava P. (2013) OFDM Simulator Using MATLAB. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol. 3, no. 9, pp. 493-496.

O'Droma, M., Mgebrishvili N., Goacher A. (2004) Theoretical analysis of intermodulation distortion in OFDM signals in the presence of nonlinear RF high power amplifiers. IEEE 59th VTC, vol.3, pp. 1295-1299.

Jantunen P. (2004) Modeling of Nonlinear Power Amplifiers for Wireless Communications. The thesis for the degree of Master of Science. Finland 138 p. Available at: <http://www.researchgate.net/publication/224263342_Nonlinear_RF_power_amplifier_behavioural_analysis_of_wireless_OFDM_systems>.

Gregorio F.H. (2007) Analysis and Compensation of Nonlinear Power Amplifier Effects in Multi-Antenna OFDM Systems. Dissertation for the degree of Doctor of Science in Technology, 133 p. Available at:

http://lib.tkk.fi/Diss/2007/isbn9789512290017

El-Khatib Z., MacEachern, Mahmoud S.A. (2012) Distributed CMOS Bidirectional Amplifiers: Broadbanding and Linearization Techniques. Chapter 2. Modulation Schemes Effect on RF Power Amplifier Nonlinearity and RFPA Linearization Techniques. Analog Circuits and Signal Processing. Springer, 134 p.

Park D., Song H. (2007) A new PAPR reduction technique of OFDM system with nonlinear high power amplifier. IEEE Trans. CE, vol.53, no. 2, pp. 327 – 332.

Cioni S., Corazza G. E., Neri M., Vanelli‐Coralli A. (2006) On the use of OFDM radio interface for satellite digital multimedia broadcasting systems. International Journal of Satellite Communications and Networking, vol.24, no. 2, pp.153-167.

Varade S., Kulat K. (2012) BER Comparison of Rayleigh Fading, Rician Fading and AWGN Channel using Chaotic Communication based MIMO-OFDM System. International Journal of Soft Computing and Engineering, vol.1, no. 6, pp. 2231-2307.

Ghorbani A., Sheikhan M. (1991) [The Effect of Solid State Power Amplifiers (SSPAs) Nonlinearities on MPSK and M-QAM Signal Transmission]. Sixth Int. Conference on Digital Processing of Signals in Comm., pp. 193-197.

Rapp C. (1991) [Effects of HPA-Nonlinearity on a 4-DPSK/OFDM-Signal for a Digital Sound Broadcasting System]. Proceedings of the Second European Conference on Satellite Communications, Liege, Belgium, pp. 179-184.

Downloads

Як цитувати

Grekhov, A., & Kondratiuk, V. (2017). Передача даних ADS-B та траєкторного управління політом з безпілотного літального апарата через супутник. Вісник Національного авіаційного університету, 72(3), 26–32. https://doi.org/10.18372/2306-1472.72.11978

Номер

Том 72 № 3 (2017)

Розділ

Аерокосмічні системи моніторінгу та керування

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).