Original title: Simulace letového provozu s využitím HackRF One
Translated title: Air Traffic Simulation with HackRF One
Authors: Mikan, Lukáš ; Dvořák, Vojtěch (referee) ; Šťáva, Martin (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2021
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Práce se zabývá problematikou simulace letového provozu v kontextu multilateračního přehledového systému. Technika multilaterace počítá polohu letounu coby průsečík hyperboloidů na základě rozdílů v čase příchodu zpráv z palubního transpondéru na různé pozice přijímacích antén. Při nahrazení každé antény SDR modulem lze vzdušný provoz nasimulovat pomocí umělých ADS-B zpráv, které jsou ve správných časech přivedeny do jednotlivých anténních vstupů. V této práci je použito SDR HackRF One, jehož hardware i firmware byl modifikován pro dosažení úzce synchronizovaného vysílání z potenciálně libovolného počtu propojených HackRF jednotek. Zde popsané úpravy zajišťují shodný kmitočet i fázi vzorkovacího hodinového signálu na všech HackRF, stejně jako současné spuštění přenosu. Ve druhé části práce je představeno algoritmické řešení umožňující sestavit fiktivní vzdušný scénář s libovolným počtem letů i přijímacích antén. Výstupem je sada datových streamů vhodná pro vyslání skrz synchronizovaná HackRF. Každý stream odpovídá specifické poloze antény v krajině a obsahuje přesně načasované zprávy standardu ADS-B, zakódovány pulzně-poziční modulací a převedeny na IQ vzorky. Celý systém umožňuje testovat správnou funkci reálného multilateračního sledovače, jako je například produkt MSS od firmy ERA, a.s. This work deals with air traffic simulation in the context of a multilateration surveillance system. The technique of multilateration calculates aircraft position at the intersection of hyperboloids, obtained from the differences in time of arrival of transponder messages to multiple receivers at known coordinates. By substituting an SDR module for each receiving antenna, air traffic can be simulated with the use of made-up ADS-B messages which get sent to the various antenna ports with proper timing. This thesis uses the HackRF One SDR that had both its hardware and firmware modified in order to achieve tightly synchronized transmissions from potentially any number of interconnected HackRF units. The modifications described herein ensure an identical sampling clock, both frequency- and phase-wise, across all units, as well as simultaneous triggering of transmissions. In the second part of the thesis, an algorithmic solution is presented for assembling fictional air scenarios with arbitrary number of flights and receiving stations. The output is a set of data streams suitable to be transmitted through synchronized HackRF's. Each stream represents a specific vantage point, a specific antenna, and contains precisely timed ADS-B messages, encoded using pulse-position modulation and converted into IQ samples. The complete solution can be used to validate the functioning of a real multilateration system, such as the MSS made by ERA, a.s.
Keywords: ADS-B; ERA; HackRF; letový provoz; MSS; multilaterace; SDR; ADS-B; air traffic; ERA; HackRF; MSS; multilateration; SDR

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/197995

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-553142


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses