Procesado y análisis de señales de navegación VOR

Abstract

El sistema de ayuda a la navegación VOR, por sus siglas en inglés de Very high frequency Omnidirectional Range es uno de los más importantes en la navegación aérea desde mitad del siglo 20. Su simpleza, junto a la capacidad de uso simultáneo por varios receptores y al buen alcance horizontal y vertical que aportan permiten la creación de rutas o aerovías, que las aeronaves son capaces de seguir para llegar a su destino de forma segura y ordenada. Por otro lado, los dispositivos SDR, por sus siglas en inglés de Software Defined Radio, son dispositivos pequeños y baratos, conectables mediante USB y/u otra conexión a un ordenador. Son dispositivos receptores de señales de radiofrecuencias que se programan mediantes software, es decir, desde el ordenador, y que permiten captar señales en un amplio rango de frecuencias. Por tanto, el objetivo del trabajo es el diseño de un receptor de señales de sistemas VOR, capaz de realizar su demodulación y presentar al usuario los datos de interés. Para su desarrollo se hará uso de cosimulación en Python y MATLAB, que permitirán la implementación de códigos para la obtención de los filtros y bloques de comunicación necesarios, así como la generación de señales VOR ideales siguiendo las fórmulas conocidas. Una vez se ha comprobado que las señales ideales son correctamente procesadas por el receptor, el siguiente paso es capturar con un dispositivo SDR señales reales de estaciones VOR. Tras ello, se procesan las capturas en el receptor diseñado y los datos se analizan para comprobar la variación entre señales reales e ideales. El fin último del trabajo es el procesamiento con el receptor de Python de las señales VOR en tiempo real, es decir, que conforme se captura la señal con el dispositivo SDR se pueda obtener el ángulo del receptor respecto a la estación VOR seleccionada. El resultado será discutido y se expondrá al final del documento, junto con las líneas de trabajo futuras.

The VOR navigation aid system, for its acronym in English for Very high frequency Omnidirectional Range is one of the most important in air navigation since the middle of the 20th century. Its simplicity, combined with the capacity of simultaneous use by several receivers and the good horizontal and vertical range they have allow the creation of routes or airways, which aircrafts are capable of following to reach their destination in a safe and orderly way. On the other hand, SDR devices, for its acronym in English for Software Defined Radio, are small and cheap devices, connectable via USB and/or other connection to a computer. They are receiving devices of radiofrequency signals that are programmed through software, that is, from the computer, and they allow to capture signals in a wide range of frequencies. Therefore, the goal of the work is the design of a receiver for VOR systems signals, capable of performing its demodulation and present the data of interest to the user. For its development, Python and MATLAB cosimulation will be used, which will allow the implementation of codes to obtain the filters and blocks of communication, as well as the generation of ideal VOR signals following the known formulas. Once it has been verified that the ideal signals are correctly processed by the receiver, the following step is to capture real signals from VOR stations using an SDR device . After that, the captures are processed in the designed receiver and the data is analyzed to check the variation between real and ideal signals. The final goal of the work is the processing of VOR signals using the Python receiver in time real, that is, as the signal is captured using the SDR device the angle of the receiver with respect to the VOR station selected can be obtained. The result will be discussed and will be exposed at the end of the document, along with the lines of future work.