Giới thiệu SDR - Theo dõi thông tin chuyến bay sử dụng MATLAB và RTL-SDR thu nhận tín hiệu ADS-B - P2

Mô tả dự án: 

Trong bài viết này, tôi sử dụng chương trình Matlab và phần cứng RTL-SDR trong việc thu nhận tín hiệu ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) nhằm giám sát chuyến bay trong phạm vi khu vực giới hạn.

Người dùng có thể sử dụng các công cụ khác nhau để có cùng kết quả phân tích dữ liệu. Tuy nhiên, trong các bài viết này tôi tập trung chủ yếu vào việc ứng dụng Matlab và RTL-SDR để làm các thử nghiệm trong môi trường thu/ phát tín hiệu đã được khống chế. Việc sử dụng Matlab cho phép người dùng phát triển và đo lường các giải thuật tốt hơn với các bộ công cụ mà nó hỗ trợ trước khi tiến hành triển khai trên môi trường ứng dụng máy tính.

Tổng quan ADS-B

Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B) là một công nghệ được sử dụng trong việc giám sát vị trí của máy bay khi đang hoạt động trên không. ADS-B cho phép máy bay gởi dữ liệu định kỳ theo khoảng thời gian cố định nhằm thông báo các thông tin như vị trí, độ cao, tốc độ, mã chuyến bay, số hiệu máy bay và các thông tin khác.

Tính chất của hệ thống phát/ thu tín hiệu ADS-B

  1. Automatic: Không cần phi công hay kiểm soát viên không lưu can thiệp vào quá trình phát tín hiện.
  2. Dependent: Thông tin nhận được phụ thuộc vào hệ thống định vị và khả năng phát của thiết bị trên máy bay.
  3. Surveillance: Có khả năng cung cấp thông tin về vị trí, số hiệu, độ cao, mã chuyến, vận tốc,... của máy bay.
  4. Broadcast: Bất kỳ nơi nào, ở dưới đất hoặc trên không, nếu nằm trong tầm phủ sóng đều có thể thu được thông tin.

Công nghệ ADS-B sử dụng Mode-S trong việc định danh và truyền tải dữ liệu giữa thiết bị phát/ thu. Mode-S còn được biết với tên gọi Mode Select và được sử dụng rộng rãi trong tiêu chuẩn tại châu Âu và Bắc Mỹ, khi máy bay nhận được một tín hiệu yêu cầu truy vấn thông tin, máy bay sẽ hồi đáp lại thông tin mã squawk code và các thông tin khác theo khoảng thời gian định kỳ. Tín hiệu Mode-S áp dụng cơ chế truyền chuỗi xung tín hiệu (squitter messages), được sử dụng nhiều trong việc truyền tải tín hiệu hàng không. Mode-S có một số thuộc tính như sau:

  • Squitter là một chuỗi các xung dữ liệu được sử dụng trong bộ phát đáp của thiết bị ra đa trên tàu bay dùng để phát các dữ liệu đến các thiết bị của cơ sở cung cấp dịch vụ không lưu qua máy phát tần số 1.090 MHz.
  • Công nghệ Mode-S có hai loại Squitter là Short squitter messages và Extended squitter (ADS-B) messages.
  • Tần số hoạt động: 1090 MHz
  • Điều chế: PPM (Pulse Position Modulation)
  • Tốc độ truyền: 1 Mbit/s
  • Short Squitter Length: 56 microseconds
  • Extended Squitter Length: 112 microseconds

Short squitter messages chứa các thông tin:

  • Downlink Format (DF)
  • Capability (CA)
  • Aircraft ID (Unique 24-bit sequence)
  • CRC Checksum

Extended squitter (ADS-B) message chứa các thông tin của Short squitter message và các phần mở rộng sau:

  • Altitude
  • Position
  • Heading
  • Horizontal and Vertical Velocity

Hình: Cấu trúc của Mode-S sử dụng 80 bit tín hiệu trong phần đầu và phần dữ liệu chứa 56 hoặc 112 bit dữ liệu.

Thiết lập môi trường

Tín hiệu ADS-B có thể được xử lý thông qua bộ công cụ MATLAB® and Communications System Toolbox™ và hiển thị vị trí thời gian thực trên bản đồ với bộ công cụ Mapping Toolbox. Cần bảo đảm bộ công cụ Communications System Toolbox Support Package for RTL-SDR Radio đã được cài đặt đúng như hướng dẫn từ nhà cung cấp phần mềm. Xem bài viết Giới thiệu SDR - Ứng dụng MATLAB và RTL-SDR trong nghiên cứu sóng vô tuyến - P1 để thiết lập môi trường ban đầu.

Hình: Xem thông tin các gói yêu cầu cài đặt tại Matlab sử dụng lệnh >> ver

Thực hiện lệnh commandwindow;ADSBExample hoặc mở tập tin tại Matlab sử dụng lệnh edit ADSBExample và cấu hình các tham số:

  1. Reception duration in seconds,
  2. Signal source (captured data or RTL-SDR radio),
  3. Optional output methods (map and/or text file).

Hình: Giao diện thu tín hiệu ADS-B sử dụng Matlab

lên
4 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.
Chuyên mục: 
Các dự án được truyền cảm hứng

Select any filter and click on Apply to see results

Các bài viết cùng tác giả

Giới thiệu Intel Edison - Intel IoT Analytics - P7

Intel cung cấp hệ thống phân tích dữ liệu phát triển trên nền điện toán đám mây thực hiện thu thập và phân tích các dữ liệu từ các cảm biến kết nối với Edison gởi đến. Thông qua dịch vụ này, người dùng sở hữu một thiết bị Intel Edison hoặc Intel Galileo có thể gởi dữ liệu trực tiếp đến hệ thống mà Intel hỗ trợ, không cần đầu tư thêm một hệ thống phân tích dữ liệu đắt đỏ nào khác.

lên
6 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.

Giới thiệu Intel Edison - Bluetooth - P2

Bluetooth Smart/Low Energy (BLE) được tích hợp trên Edison sử dụng mã nguồn BlueZ có thể được xem là một trong những điểm mạnh mà Intel đã mang đến cho người dùng làm IoT. BlueZ cung cấp cho người dùng công cụ mạnh mẽ giúp quản lý việc quét, ghép đôi, kết nối, quản lý các thiết bị Bluetooth.

lên
8 thành viên đã đánh giá bài viết này hữu ích.