Sistema de comprovació en vol de cobertures radio simulades, per a les comunicacions terra-aire.

Abstract

A lo largo de este documento, se muestra el desarrollo de un sistema que permite verificar las coberturas de los centros de comunicaciones tierra-aire. Como el proyecto se realiza en colaboración con la Dirección Regional de Navegación Aérea de la Región Este de Aena, el ámbito del estudio son los principales centros de comunicaciones de esta región: Aitana, Alicante, Barcelona, Bègues, Sòller, Tàrrega y Valencia. Aunque no se deja de lado la parte teórica, se trata de un proyecto principalmente práctico. Debido a que se persigue un propósito muy concreto, los objetivos y método de trabajo son claros y concisos desde un principio. El método de trabajo que se sigue es el siguiente: primeramente se evalúan las distintas posibilidades técnicas que se tienen para medir las coberturas. Seguidamente, se elige cual de las opciones propuestas se considera la más adecuada y se lleva a cabo el desarrollo de la misma. Finalmente, y para comprobar su funcionamiento, se incluyen los resultados de las pruebas realizadas sobre el terreno, midiendo las coberturas a nivel de suelo de dos de los principales centros de comunicación T/A de la región: Bègues y El Prat. Inicialmente las opciones que se contemplen para llevar a cabo la verificación de las coberturas son tres. La primera de ellas, se basa en la reinterpretación de datos radar y de comunicaciones voz ya existentes. Esta opción es descartada rápidamente pues no aporta nuevos conocimientos sobre el espacio aéreo. Además, es necesario clasificar la calidad del audio en las conversaciones lo que comporta dos problemas. Por un lado al estar activado el Control Automático de Ganancia la señal ha sido amplificada después de su recepción. Por el otro al decidir sobre la calidad de la voz se introduce una componente de subjetividad que no es aceptable. Las otras dos opciones son diseñar un sistema completo, hardware y software, con la función específica de adquirir datos de cobertura para, más tarde, poder representarlos gráficamente. Aunque bastante parecidas en la forma, ambas opciones presentan grandes diferencias en cuanto a la manera en que se obtienen los datos y el hardware necesario para desarrollarlas. La primera, llamada sistema multirreceptor, se basa en utilizar un par transmisor-receptor para hacer el seguimiento de la señal de cada centro por todo el espacio aéreo. Es necesario instalar un transmisor en cada centro y que este transmita en una frecuencia exclusiva para poder realizar las medidas. Debido a la existencia del CAG, es imposible realizar una medida directa de la señal de salida de los receptores. Para obtener una medida de la intensidad de campo, se realizan mediciones de la tensión del CAG, pues estas son proporcionales al nivel de campo a la entrada. Estos datos se complementan con los de un receptor GPS que permite conocer la posición en cada momento. Al estar midiendo el campo en cada punto (aunque de forma indirecta), este sistema, permite obtener datos absolutos de cobertura. El último sistema, llamado de receptor único, se basa en la utilización del método de portadoras desplazadas para conseguir captar las señales de todos los centros con un único receptor. En este caso, también es necesario instalar un transmisor en cada centro de comunicaciones pero para diferenciar las emisiones, es necesario que cada transmisor emita un tono distinto. Esta es una una opción muy interesante debido a que el hardware necesario es mínimo pero por el contrario, y debido una vez más a la existencia del CAG, sólo permite obtener datos relativos. Debido a que el sistema a desarrollar debe ser el más eficaz posible y el tiempo es limitado, se opta por el sistema multirreceptor. De este, se lleva a cabo la implementación completa. Para ello, se define una configuración de hardware y posteriormente se estudia el mercado para hallar los dispositivos que mejor cumplen los requisitos y sin perder de vista el coste. Este es un factor muy importante y que debe ser mínimo. Los elementos necesarios son siete transmisores, siete receptores, un módulo de adquisición, un receptor GPS, una antena y un PC, que actuará como núcleo del sistema. Para mantener los costes en el mínimo, se trabaja con parte del material reutilizado y con él se monta el sistema más completo posible. Una vez se ha ensamblado el equipo es necesario diseñar diseñar un software específico, que permita adquirir y almacenar los datos aportados por los distintos dispositivos. Este software de adquisición, desarrollado mediante Labview, se basa en la lectura simultanea de los datos provinentes de los distintos periféricos y la correlación entre ellos. De este modo se obtienen todos los valores para cada punto geográfico. Estos datos se guardan en formato de texto y de hoja de cálculo, para poder importarlos más tarde desde cualquier base de datos. Como complemento a todo el sistema, y para poder obtener una primera impresión de los datos obtenidos, se implementa también un pequeño programa que los muestra sobre un mapa. Este software, se basa en la creación de una base de datos. Los datos adquiridos son importados por esta y, en algunos pasos se les da un foramto adecuado para poder ser representados gráficamente. Aunque el sistema del que se obtiene una versión operativa es el multirreceptor, paralelamente al desarrollo de este se trabaja también en el diseño del sistema de receptor único. Esto es posible debido a que este se puede montar con parte del hardware requerido por el sistema anterior. En este caso, al trabajar con un único receptor, no es necesario el módulo de adquisición, pues se puede utilizar una tarjeta de sonido convencional como conversor analógico-digital. Este hecho reduce considerablemente el coste del sistema. Para esta configuración de los equipos, se desarrolla el que podría ser el núcleo del programa de adquisición. Este sistema necesita que los transmisores instalados en cada centro de comunicaciones transmitan todos distintos tonos, pero modulados dentro del mismo canal. Al recibir todas las señales dentro del mismo canal, es necesario hallar el espectro de la señal captada y analizarlo para diferenciar los tonos generados en cada emplazamiento. Esto se hace mediante una subrutina que aplica la transformada de Fourier para pasar del dominio temporal al frecuencial. Una vez en el dominio frecuencial, se identifican los distintos tonos y se compara con los emitidos desde cada centro. Para los coincidentes se halla la amplitud y se almacenan los datos correspondientes. Si bien este programa no se termina, si que queda en un estado avanzado de desarrollo y sería fácil acabar su implementación en caso que en un futuro se considerase necesario. , Concretamente haría falta implementar la obtención de la posición (ya esta hecho para el otro caso) y definir un formato adecuado para almacenar los datos. Aunque el sistema no se llega a probar en el aire, durante el desarrollo del mismo, se estudian las posibilidades para llevar a cabo vuelos de adquisición. Con el fin de cubrir la mayor superficie posible, interfiriendo lo mínimo en el tráfico comercial, se diseñan cinco planes de vuelo que, de ser llevados a cabo, permitirían una primer aproximación al mapa de coberturas de la región. De los cinco, hay uno que rodea toda la región en un gran vuelo circular. Los otros intentan, en la medida de lo posible, cubrir los distintos cuadrantes de la región. Durante el desarrollo del proyecto, se generaron algunos documentos que no tienen cabida en el cuerpo de este informe como son un informe preliminar para la adquisición del hardware, un cartel del proyecto o una presentación del mismo. Los apéndices incluyen toda la información que puede ser de interés, pero cuya inclusión en el cuerpo principal del documento podría hacer su lectura hastiosa; además de la anteriormente mencionada, se incluyen hojas de características del hardware y código de los distintos programas. En el último capítulo se establecen unas líneas de desarrollo futuro, para el caso hipotético que se deseara obtener una versión comercial del instrumento. En el caso del sistema multirreceptor estas pasan por conseguir una versión aún más compacta y automatizada de los equipos que permita aprovechar vuelos comerciales para realizar la adquisición de datos. En este sentido el desarrollo debería ir dirigido a conseguir un nuevo instrumento independiente que fuese fácilmente transportable y utilizable. En el caso del sistema de receptor único, las líneas de desarrollo pasan por acabar el software y ver de que manera se pueden obtener datos de cobertura absoluta sin la necesidad de añadir al equipo gran cantidad de hardware extra. Una vez realizado todo el proceso, se llega a la conclusión que es posible obtener en breve, una versión operativa i comercial del sistema desarrollado, sin que esto signifique una gran inversión ni económica.