سایت دانلود

یک سایت دیگر با وردپرس فارسی
مکانیک

پروژه رشته مکانیک درباره GPS – قسمت چهارم

– اختلال راديويي (Jamming)

با توجه به اينكه گيرنده هاي GPS متكي به دريافت سيگنالهاي راديوئي RF هستند در نتيجه نسبت به تداخل امواج RF آسيب پذيرند. تداخل امواج راديويي مي توانند موجب كاهش دقت ناوبري و يا از دست رفتن رديابي (Tracking) در گيرنده شود.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

البته ممكن است اختلالات راديويي ناشي از تاخير عوامل غيرخطي در فرستنده‌هاي توان بالا باشد كه موجب به وجود آمدن كارمونيكهايي در باند مورد استفاده سيگنال GPS مي شود كه بازهم باعث كم شدن دقت در گيرنده GPS مي شود ولي اغلب اختلالات عمدي مي باشد كه بسته به نوع گيرنده GPS (نظامي يا غيرنظامي) جمر (Jammer) آن نيز داراي خصوصيات متفاوت مي باشد.

براي هر نوع نظامي يا غيرنظامي جمري كه طراحي مي كنند معمولاً از نوع جمر باند وسيع مي باشد. زيرا همانطور كه مي دانيم سيگنال GPS به دليل استفاده از تكنيك طيف گسترده داراي باند وسيعي مي باشد. در نتيجه براي تضعيف حساسيت گيرنده GPS يك سيگنال باند پهن را با توان نسبتاً بالا توسط يك فرستنده كه در ارتفاع بالايي نيز نصب مي شود به محيط اطراف انتشار داد.

طبق محاسبات تئوري اگر توان سيگنال رسيده به آنتن گيرنده GPS، dbm124- باشد براي از كار انداختن يك گيرنده GPS از نوع تجاري احتياج به Jammer باند وسيع با توان خروجي 1 وات داريم تا بتواند به شعاعkm135 محيط اطراف را پوشش دهد.

براي از كارانداختن جمرهاي نظامي احتياج به توان بالايي داريم زيرا كاربران نظامي از دو فركانس L2,L1 به طور همزمان مي توانند استفاده كنند سپس لازم است تا بر روي دو فركانس با باند وسيع عمليات جمينگ (Jamming) را انجام دهيم. حال آنكه فركانس L2 به خاطر اينكه با كد P ضرب شده طيف اين فركانس داراي بهره پردازش (GP) بالاتري نسبت به L1 مي باشد.

طبقه محاسبات تئوري براي گيرنده هاي GPS از نوع نظامي اگر جمر از نوع
CW Jammer باشد براي پوشش دادن محيطي به شعاع km54 احتياج به توان خروجي 1000 وات داريم ولي اگر جمر نظامي از نوع Noise Jammer باشد براي پوشش دادن محيطي به شعاع km16 احتياج به توان خروجي 100 وات داريم.

2- دسترسي گزينشي SA: (Selective Availibility)

دومين روشي كه در ايجاد خطاي عمدي توسط صاحبان GPS مورد استفاده مي‌شود روش دسترسي گزينشي SA مي باشد. در طراحي اوليه دقت مورد انتظار از مكان يابي با كد C/A، در حدود 400 متر پيش بيني مي شد، اما در آزمايشهاي عملي، سطح دقت شگفت انگيز 40-15 متر در مكانيابي و كسري از m/s براي سرعت سنجي به دست آمد. هدف از SA اين است كه از طريق ايجاد خطاي تعمدي در فركانس پايه ساعت ماهواره نگذارند كه دقت ناوبري براي همه كاربران اينقدر بالا باشد.

SA روي ماهواره هاي نسل اول موجود نبود و بر روي ماهواره هاي نسل دوم و نسل هاي بعدي پياده سازي شده و از 25 مارس 1990 در سطوح مختلفي از كاهش دقت اجرا مي شود انحراف ساعت ماهواره اثر مستقيمي بر روي اندازه گيري فاصله بين ماهواره و گيرنده GPS (شبه فاصله) دارد. زيرا شبه فاصله از مقايسه ساعت ماهواره در لحظه دريافت حساب مي شود.

3- فرآ‌يند

روش ديگر در ايجاد خطاي تعمدي براي گيرندگان GPS فرآيند است كه توسط صاحبان GPS مورد اجرا گذاشته مي شود.

فرآيند عبارتست از قطع اطلاعات مداري ارسالي در پيام ناوبري و يا ايجاد خطا در آنها به گونه اي كه محاسبه مختصات ماهواره به طور دقيق ديگر ممكن نباشد. خطا در اعلام موقعيت ماهواره مستقيماً به صورت خطايي معادل در موقعيت گيرنده جلوه مي كند. بنابراين خطاهاي مداري هم ايجاد خطاي شبه فاصله مي كنند. براساس ادعاي وزارت دفاع آمريكا، دقت هم اكنون در شرايط فعال بودن كامل SA و فرآيند به 100متر براي مكان افقي و 156 متر براي ارتفاع كاهش پيدا كرده است.

و خطاي سرعت سنجي در حد ms3/0 و خطاي زمان سنجي در حدود ms340 است. تمام اين اعداد در سطح احتمال 95% داده شده است.

4- ضد فريب A-S

در طرح GPS امكان خاموش كردن كد P و يا رمز كردن آن به گونه اي كه دسترسي به آن جز براي كاربران مجاز ممكن نباشد هم ديده شده است. هدف اصلي از انجام اين كارجلوگيري از ارسال سيگنالهاي جعلي با همان ساختار سيگنال GPS و با محتواي مغشوش توسط دشمن است. در عين حال A-S باعث مي شود كاربران غيرمجاز حتي نتوانند كد P را دريافت كنند. براي انجام A-S يك كد رمز كننده W با كد P جمع انحصاري (Ecclusive Or) مي شود، كد حاصل Y نام دارد.

در نتيجه وقتي كه A-S فعال باشد، به جاي كد P برروي موج هاي حامل L2,L1، كد مجهول Y قرار مي گيرد. و گيرنده هاي مجاز به طور خودكار و با دريافت علايم مخصوص از ماهواره متوجه تغيير كد شده و به كد جديد سويچ مي كنند. از آنجا كه كد Y، رمزي و مجهول است دشمن ديگر نمي توان روي آن هم اطلاعات غلط بفرستد و حتي نمي تواند آ‌ن را دريافت كند.

قابل توجه است كه A-S حالتي دو سطحي دارد، يعني يا روشن است و يا خاموش، و حالت بينابيني وجود ندارد، بنابراين برخلاف SA تغييرات اتفاقي و نوساني نمي‌تواند اتفاق بيافتد.

A-S از 31 ژانويه 1994 بطور دايم اجرا شده و بسياري از كاربران غير نظامي را كه تا آن موقع از PPS استفاده مي كردند دچار مشكل كرده است. براساس سياست وزارت دفاع آمريكا اجراي A-S همواره بدون اعلام قبلي خواهد بود.

فصل پنجم

سخت افزار سيستم ناوبري توسط GPS

سخت افزار سيستم ناوبري توسط GPS به دو بخش سيستم الكترونيك هوائي و ايستگاه كنترل زميني تقسيم بندي مي شود. كه بين اين دو قسمت دو كانال راديوئي وجود دارد كليه فرامين لازمه از ايستگاه كنترل زميني روي يك فركانس در باند UHF در ده كانال مدوله شده و به پهپاد ارسال مي شود و در سيستم الكترونيك هوايي نيز كليه اطلاعات تله متري در 28 كانال و روي فركانسي در باندL مدوله شده و به ايستگاه كنترل زميني ارسال مي شود.

5-1- سيستم الكترونيك هوايي

اين سيستم كه منظور همان تجهيزات نصب شده بر روي پهپاد مي باشد از قسمتهاي زير تشكيل شده است:

1- گيرنده GPS: گيرنده بكار رفته در صنعت پهپاد ايران از نوع گيرنده تجاري GPS است كه با كد C/A كار مي كند. خروجي گيرنده GPS معمولاً مي تواند دو نوع پروتكل داشته باشد استاندارد NMEA 0183.

(National Marin Electronic Aviation 0183) و پروتكل باينري كه در صنعت پهپاد سازي ايران از پروتكل باينري استفاده مي شود. خروجي گيرنده GPS توسط يك پورت سريال به پردازشگر اصلي متصل مي شود.

گيرنده GPS داراي يك آنتن Patch و قمست تقويت كننده Low Noise و يك قسمت براي عمليات Fown Convert مي باشد كه اين قسمتها داخل يك جعبه كوچك قرار گرفته و بر روي پهپاد نصب مي شود زيرا قسمت آنتن همواره بايد در مقابل سيگنال ماهواره در جهت بالا قرار بگيرد خروجي اين جعبه توسط يك سيم كواكسيال به درون سيستم پهپاد هدايت مي شود ادامه مراحل گيرندگي و آشكارسازي اطلاعات توسط يك كارت كه در سيستم نصب شده ادامه پيدا مي كند در اين كارت قسمت مخابراتي و ديجيتالي آن قرار دارد و در نهايت با آشكار شدن اطلاعات توسط يك پورت سريال به پردازشگر اصلي كه آن هم در سيستم پهپاد قرار دارد اعمال مي‌شود.

2- بخش سيستم پهپاد

براي اينكه قسمتهاي الكترونيكي يك پهپاد بصورت مجزا و پراكنده در داخل بدنه پخش نباشند سيستمي براي پهپاد تعريف كردند تا تمام بردهاي الكترونيكي از قبيل برد گيرنده GPS و برد گيرنده Data و برد پردازشگر اصلي داخل آن نصب شود.

3- گيرنده Data

اين گيرنده كه در باند UHF كار مي كند بعد از عمليات دمدولاسيون ديتاي آشكار شده را به صورت سريال به پردازشگر مركزي داده تا پردازشگر بتواند دستورات لازم را به سروها و ديگر قسمتها اعمال نمايد.

اين گينرده شامل قسمت آنتن از نوع غير جهتي (مونوپل) و قسمت تقويت كننده RF و قسمت Mixer جهت عمليات Down Convert و قسمت آشكارساز ديتا مي‌باشد. آنتن را روي بدنه پهپاد نصب مي كنند و بقيه قسمتها به شكل يك كارت روي سيستم پهپاد نصب مي شود.

4- پردازشگر مركزي

پردازشگر مركزي فرامين ايستگاه زميني را از طريق گيرنده Data دريافت كرده و با توجه به اطلاعاتي كه از طريق گيرنده GPS دريافت مي كند و با مقايسه اين دو اطلاعات با هم دستورات لازم را به سرو موتورهاي پهپاد مي دهد.

گاهي اوقات هم پردازشگر مركزي براي ساعتها هيچ گونه اطلاعاتي را از ايستگاه زميني دريافت نمي كند. بلكه با برنامه از قبل داده شده در حافظه پردازشگر و با مقايسه با اطلاعات GPS به هدايت پهپاد مي پردازد.

5- فرستنده Data

اطلاعاتي را كه پردازشگر مركزي قرار است به طرف ايستگاه زميني ارسال كند شامل وضعيت سنسورها- اطلاعات GPS- موقعيت مكاني پهپاد از نظر ارتفاع و Position- اطلاعات ايستگاه زميني به صورت تكرار مي باشند.

در ايستگاه زميني نيز با دريافت اين اطلاعات و با توجه به برنامه شبيه سازي كه قبلاً با زبان C نوشته شده است كامپيوتر ايستگاه زميني نقشه عمليات (Mission) پرواز پهپاد را بر روي مانيتور ايستگاه زميني براي خلبان رسم مي كند.

6- سنسورها

اطلاعاتي كه از سنسورها به پردازشگر مركزي مي رسد مي تواند از قبيل مقدار سوخت باقي مانده- گيج باتري سيستم- دور موتور (RPM)- ارتفاع هواپيما- زاويه هواپيما نسبت به سطح افق و سطح عمود- درجه حرارت محيط و… باشد.

7- سرو موتورهاي پهپاد

پردازشگر مركزي با دريافت فرآ‌مين لازم از ايستگاه زميني و مقايسه با اطلاعات دريافتي از GPS اقدام به صدور فرآميني به سرو موتورهاي پهپاد مي نمايد و سرو موتورها نيز با تغيير وضعيت قطعاتي مكانيكي از قبيل Eloran روي بال و Elevator و Rader روي دم هواپيما مي شود.

5-2- ايستگاه كنترل زمين

اين قسمت معمولاً يك كاميون اتاق دار مي باشد كه داخل آن تجهيزات كامپيوتري براي هدايت پهپاد و چندين مانيتور براي ديدن موقعيت مكني پهپاد به وسيله Simulator كه با برنامه C نوشته شده است مي باشد.  

ايستگاه كنترل زميني داراي يك نگينرده Data مي باشد كه اطلاعاتي كه از پهپاد به هم مي رسد را دمدوله مي كند اين اطلاعات شامل مكان جغرافيايي پهپاد وضعيت سنسورهاي سوخت و فشار و سرعت و ارتفاع و غيره مي باشد.

بعد از آشكارسازي اطلاعات توسط گيرنده و نمايش آنها در Simulator خلبان كه در داخل ايستگاه تمام حالات و حركات پهپاد را بررسي مي كند فرآمين لازم را توسط كليدها و پتامتيومترهاي جلوي خود را صادر مي كند پردازشگر ايستگاه زميني اين فرآمين را به ديجيتال تبديل كرده و به صورت سريال تبديل مي كند و سپس به فرستنده اطلاعات كه در بالاي اتاقك ايستگاه به همراه يك آنتن غير جهتي نصب شده است اعمال مي كند و كيلومترها آنطرف پهپاد فرآمين لازم را توسط گيرنده خود دريافت نموده تا به فرآمين ارسالي ترتيب اثر دهد.

فصل ششم

نرم افزار سيستم ناوبري پهپاد

در ناوبري يك هواپيماي بدون سرنشين ابتدا مسير حركت هواپيما را مشخص كرده و نقاطي را روي نقشه مسير به عنوان نقاط مسير (Way Point) تعيين مي كنيم. مختصات از اين نقاط در حافظه پردازشگر سيستم پهپاد ضبط مي شود.

اين مختصات را مي توان از روي نقشه جغرافيايي منطقه بدست آورد.

داده هاي ناوبري D(t) بعد از آشكار شدن در گيرنده GPS به پردازشگر سيستم پهپاد انتقال داده مي شوند اين داده ها در واقع موقعيت مكاني فعلي هواپيما مي‌باشند. پردازشگر با مقايسه مختصات مكاني فعلي پهپاد با نقاطي (Way Point) كه در حافظه خود دارد فرمانهاي لازم را براي تطبيق دادن موقعيت پهپاد با موقعيتي كه در حافظه خود ذخيره كرده را مي دهد. نقاطي كه در حافظه پردازشگر ذخيره مي شوند داراي محدوديتي نيست معمولاص نقطه 1 را به مختصات ايستگاه زميني اختصاص مي دهند و نقطه آخر شامل مقصد يعني جايي كه هواپيما بايد Landding (فرود آمدن) كند مي‌باشد.

پردازشگر براي تطبيق دادن مختصات فعلي پهپاد با مختصات نقاطي كه در حافظه دارد يكسري فرمانهايي را به قسمتهاي مكانيكي پهپاد ارسال مي كند.

اين فرمانها از قبيل:

1- فرمان سكان افقي متحرك (Elevator)

2- فرمان شهپرها (Ailerons)

3- فرمان سكان عمودي متحرك هواپيما (Rudder)

4- فرمان گاز (Throttle)

5- فرمان تغييرات جزئي (Trim)

6- فرمان كليد سلكتور GPS در هنگام برنامه ريزي

7- فرامين خاموش كن و چتر

پردازشگر مركزي مي توان يك ميكروكنترلر يا ميكرو پروسسور باشد.

پردازشگري كه هم اكنون در صنايع پهپادسازي ايران مورد استفاده قرار مي گيرد از خانواده ميكروكنترل 8051 مي باشد.

در برنامه نويسي نرم افزار ناوبري توسط GPS به نكات زير پرداخته مي شود:

1- پروتوكل دريافت و ارسال فرامين از ايستگاه زميني به پهپاد.

2- سيستم كشف خطا.

3- برنامه اصلي و وقفه هاي خارجي و وقفه هاي مربوط به ارسال و دريافت.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *