Havacılıkta kullanılan haberleşme sistemlerinin analizi ve uygulamaları
Analysis and applications of communication systems used in aviation
Yazar: ATABERK DURALİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NECMİYE ÖZLEM ÜNVERDİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Geçmişten günümüze değişen şartlar ve ihtiyaçlardan dolayı hava araçlarında 
kullanımı artan optik fiberlerin sivil yolcu uçaklarından askeri amaçlı üretilen 
insansız hava araçları ve jetlere kadar geniş bir alanda uygulamaları mevcuttur. 
Havacılıkta optik haberleşme sistemleri veri yolu protokollerinde, sensör 
ölçümünde, LİDAR (Light Detection and Ranging, Işıkla Tespit ve 
Mesafelendirme) uygulamalarında, uçuş kontrol sistemlerinde ve yer istasyonu ile 
hava aracı arasındaki serbest uzay optik haberleşme sistemlerinde kullanılmaktadır. 
Çalışmanın Birinci Bölümü'nde, aviyonik sistemlerin genel içeriğine, alt dallarına, 
yapılmış olan tasarımların temel amaçları anlatılmıştır. İkinci Bölüm'de, aviyonik 
sistemlerin kokpit detaylı yapısı, tasarım sistem mühendisliği yaklaşımı, uçaklarda 
bulunan navigasyon sistemleri ve hava aracında bulunan sensör ağı hakkında bilgi 
verilmiştir. Üçüncü Bölüm'de, temel haberleşme sistemlerinde modülasyon, 
çoğullama ve kodlama teknikleri, aviyonik sistemlerde kullanılan kablo türlerine ve 
optik devre elemanlarına yer verilmiştir. Dördüncü Bölüm'de uçaklarda kullanılan 
veri yolu protokolleri, uçuş kontrol sistemleri ve OptiSystem 7.0 simülasyon 
programı kullanılarak zaman bölmeli çoğullamalı MIL-STD-1773 veri yolu 
xx
modellemesi yapılmıştır. Dördüncü Bölüm'ün ikinci alt başlığında ise kod bölmeli 
çoğullama sistemlerinde farklı bit hızlarında alıcıda farklı tespit yöntemleri 
denenerek aviyonik ekipmanlar arası haberleşmeye yönelik tasarım
gerçekleştirilmiştir. Beşinci Bölüm'de, kablosuz haberleşme sistemleri dahilinde 
serbest uzay optik haberleşmesi ve polarizasyon hakkında bilgi ve optik polarizörün 
hava araçlarındaki uygulamasına yönelik yapılmış olan tasarıma yer verilmiştir.
Lineer, eliptik ve dairesel polarizasyon türlerinin birbirlerine dönüştürülmesi 
hedeflenerek Poincaré küresi değerleri incelenmiştir. Beşinci Bölüm içerisinde alt 
başlık olarak dört kanallı serbest uzay optik haberleşme sistemi tasarlanmış, kanal 
içerisinde sırasıyla zaman gecikmesi, faz ötelenmesi, hem zaman gecikmesi hem 
faz ötelenmesinin alıcıda Bessel ve Gaussian filtreler etkisinde kalite faktörüne 
etkisi değerlendirilmiştir. Beşinci Bölümü'ün son alt başlığında hava araçlarında 
yükseklik ölçülmesi amacıyla kullanılan radyo altimetresi mikroşerit anten tasarımı 
yapılmıştır. Tasarımda sonunda elde edilen simülasyon çıktılarında anten kazancı, 
anten yönlülüğü ve S parametresi grafiği analiz edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Havacılık, aviyonik, iletişim teknolojileri, optik haberleşme, 
kablosuz haberleşme.

Abstract:
Optical fibers, whose use in aircraft has increased due to changing conditions and 
needs from past to present, have a wide range of applications, from civil passenger 
aircraft to military unmanned aerial vehicles and jets. In aviation, optical 
communication systems are used in data bus protocols, sensor measurement, 
LIDAR (Light Detection and Ranging) applications, flight control systems and free 
space optical communication systems between the ground station and the aircraft.
In the first part of the study, the general content of avionics systems, their subbranches and the basic purposes of the designs are explained. In the second part, 
information is given about the cockpit detailed structure of avionics systems, the 
design system engineering approach, navigation systems in aircraft and the sensor 
network in the aircraft. In the third part, modulation, multiplexing and coding 
techniques in basic communication systems, cable types and optics used in avionic 
systems are given. circuit elements are included. In the fourth chapter, time division 
multiplexed MIL-STD-1773 bus modeling was done using data bus protocols used 
in aircraft, flight control systems and the OptiSystem 7.0 simulation program. In 
the second subheading of the fourth chapter, different detections are made at the 
receiver at different bit rates in code division multiplexing systems. A design for 
xxii
communication between avionic equipment was carried out by trying methods. In 
the fifth chapter, information about free space optical communication and 
polarization within wireless communication systems is given. In the following, the 
design for the application of optical polarizer in aircraft is given. Poincaré sphere 
values were examined by aiming to convert linear, elliptical and circular 
polarization types into each other. In the fifth chapter, as a subheading, a 4-channel 
free space optical communication system was designed, and the effects of time 
delay, phase shift, and both time delay and phase shift in the channel on the quality 
factor at the receiver under the influence of Bessel and Gaussian filters were 
examined, respectively. In the last subheading of the Fifth Chapter, the design of 
the radio altimeter microstrip antenna used for altitude measurement in aircraft is 
executed. In the simulation outputs obtained at the end of the design, antenna gain, 
antenna directivity and S parameter graphs were analyzed.
Keywords: Aviation, avionics, communication technologies, optical 
communication, wireless communication.