通用无人机测控系统与关键技术

针对目前国内各型无人机测控系统互不兼容、各型无人机与不同的地面站难以互联互通问题，提出了一种通用无人机测控系统的解决方案，并分析了方案中的链路通用抽象模型、遥控遥测协议标准、链路波形标准等关键技术。实际测试表明，所提解决方案可以实现整个测控系统的通用性，机载测控端和地面测控站都可以适配多型无人机。     

一种功能分层的无人机测控链路互联互通设计方法

参考开放式系统互联模型,采用功能分层的方法建立了无人机测控链路抽象架构,分析了链路互联互通的影响要素。提出了一种适用于各种物理层波形、数据类型、消息格式、链路管理体制的测控链路互联互通设计方法,实现了不同型号无人机测控链路的互联互通,为现役的各型无人机链路改造及后续新型无人机链路通用化设计奠定了基础。     

无人机测控新体制研究

针对国内现有无人机测控体制的不足,将无人机测控系统抽象为几个一般性模块, 对实现各个模块的多种备选方案进行综合分析与比较,选用其中适应无人机测控环境并 且优势突出的备选方案作为新体制的内容,同时在新体制中加入加密模块。理论分析表明, 新体制能够有效提高无人机测控系统信息传输的有效性与可靠性。     

多无人机测控与信息传输系统的技术与发展

阐述了测控与信息传输系统作为无人机系统生命线的基本内涵.从需求角度出发,讨论了多无人机系统典型战术应用及成本控制要求,并归纳了其战术使用特点.概括了多无人机及其测控系统国内外发展情况,提出了多无人机测控与信息传输系统发展要求与重点.最后,强调了促进低成本、小型化多无人机测控系统的应用的重要意义.     

一种高效抗干扰无人机测控链路的实现

针对传统无人机测控链路中传输带宽、数据速率以及处理增益三者之间相互制约、帧结构复杂、抗干扰和多址能力较弱的缺点,研究并实现了基于高效编码扩频的无人机测控链路.该链路能够在12 MHz信道带宽下同时传输20 kHz低速数据和1 MHz高速数据,具有较高的频带利用率和简单清晰的帧结构,实现了一站多机和一机多站,并且引入Turbo码,使得高速数据的处理增益高达33 dB,具有较强的抗干扰性能.     

一种基于系统采样时钟量化的无人机测距方法

为了解决基于单载波频域均衡(SC-FDE)高速数据链无人机测控系统的地空双向距离测量问题,提出了一种基于系统采样时钟量化的无人机测距方法,将机载/地面测距信息分别量化至机/地系统采样时钟的计时器,完成地空双向距离的测量。理论分析和地空链路测试平台实验结果表明,新方法在复杂多径环境下实现了地空双向距离测量,降低了测距分系统的设计复杂度,地空双向实际测距均值与等效自由空间传输延迟一致,且测距精度满足理论测距误差设计值。该测距方法在无人机测控系统中具有良好的应用前景。     

无人机宽带测控与信息传输系统关键技术研究

分析了中高空长航时无人机和高分辨率任务载荷的工程化应用对无人机测控与信息传输系统带来的工程和技术挑战,给出了构建适用的无人机宽带测控与信息传输系统需要考虑的因素和相应的系统组成,重点对需要攻克的关键技术进行了研究并给出了初步解决途径,可作为今后无人机宽带测控与信息传输系统工程研制的重要参考。     

无人机一站多机数据链技术

面向多无人机协同作战应用需求,在分析国内外一站多机技术体制的基础上,提出了一种基于数字多波束天线的一站多机数据链系统。系统中地面站作为地基无线路由器,单个波束构成的链路可以装载不同的波形及协议,实现多无人机协同工作,显著提高无人机的使用效能。分析了一站多机数据链系统军事需求并给出了系统的设备组成,重点从测控通信链路的角度分析了数字多波束天线、动态随机接入、链路动态重构、多无人机协同实时任务规划、网络协议体系等关键技术。相关内容可供无人机一站多机数据链系统顶层设计参考。     

应用于无人机测控传输系统的多元LDPC码

针对无人机巡查区域地理环境复杂、信道特性多变、突发衰减严重的问题,设计了一种基于多元低密度奇偶校验(Q-LDPC)码的无人机测控传输系统。为减小置信传播(BP)类译码算法中振荡变量节点引入的错误传播,采用加权因子校正迭代前后的变量信息,从而减小短环对遥测、遥控等中短码字译码性能的影响,提高无人机测控传输系统可靠性。基于突发衰减信道建立系统仿真模型,仿真结果表明,所提方案通过将连续的突发比特错误转换为数量较小的符号错误,能够有效抵御快速衰落,降低误码率,为无人机对地观测提供安全保障。     

一种测控系统抗干扰性能评估模型

为了对测控通信系统数据传输性能进行客观有效的评估，针对测控系统的测量链路和遥测链路，设计了一种抗干扰性能评估模型。将传输可靠性、频谱效率、功率效率、干扰抑制性能作为抗干扰性能评估指标，在对各评估指标规范化处理的基础上，基于μ律对数压缩方法生成各指标性能和综合性能评价值，并映射成相应的性能评估等级，能够得到测控系统的测量链路和遥测链路中不同的性能指标和总抗干扰性能指标的评估值和评估等级。仿真表明，提出的评估模型可以客观有效地对测控系统的测量链路和遥测链路的抗干扰性能联合进行评估，并通过评估等级直观地反映链路性能的优劣。     

一种抗多径效应的非相干无人机测距方案

多径效应是造成无人机测控系统可用性降低的重要原因之一。为了降低多径效应对无人机（UAV）测控系统的影响,提出了一种非相干测距技术方案。该方案利用了单载波频域均衡（SC-FDE）技术以及优化遥控帧与伪码速率关系及发送位置的方法,降低了机上测距数据下传误码率,同时提高了机上采样精度。经仿真验证,在反射路径信号比直达路径小6 dB且信噪比大于7 dB时,系统的测距精度满足无人机测控系统的指标要求。     

一种无人机双模宽带测控链路设计

针对传统无人机通信链路模式单一、通信带宽与设备简化相互制约、设备可替换性差等缺点，基于频分双工和时分多址通信体制、软件无线电技术、双天线自适应抗遮挡技术，设计了一套可用于直通模式和中继模式的宽带双模测控链路。该双模测控链路解决了传统机载设备必须换装才可切换飞机模式的难题，同时具有集成度高、可靠性高、小型化、通用性强等特点，适应测控链路小型化通用化的发展趋势。     

无人机数字视频图像传输技术

提出了无人机测控系统数字视频图像传 输系统的设计方案,分析了RS+卷积编码体制对编码数据块的定位需求,提出了用帧同步环 定位 编码数据块的方法。针对帧同步环对数据流的特殊要求,讨论了由FPGA数字系统自身导致的 速率匹配问题,提出了相应的解决方法。     

脉冲超宽带技术在航天测控系统中的应用

针对当前航天测控系统安全性不足的问题,将脉冲超宽带技术应用于航天测控系统中,构建了一种新的脉冲超宽带测控体制。建立了基本的脉冲超宽带测控信号模型,对脉冲超宽带测控系统的性能和传输链路进行了分析。给出了脉冲超宽带测控系统结构框图,介绍了系统工作过程。针对并行信号捕获方法资源消耗大的不足,提出了两步并行捕获方法。分析表明,脉冲超宽带技术可用于航天测控系统中,完成测距测速和数据传输任务。脉冲超宽带测控系统可有效提高测控系统的隐蔽性和抗干扰能力,同时提高测距精度。在信号捕获方面,与并行捕获方法相比,两步并行捕获方法的硬件资源消耗得到大大降低,同时还可保证较快的捕获速度,但会产生一定的信噪比损失。     

基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术

通过对无人机互通互联互操作等通用化测控系统的研究,提出了基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术,通过采用标准化、通用化硬件模块,软件设计统一规范和标准,嵌入第三方软件,实现任务功能协同开发。该技术可以支持陆态、海态、陆海态等多种不同体制平台任务的任意加载,为实现地面站与地面站、地面站与舰面站、舰面站与舰面站之间的多站一机管控切换提供了有力支撑,有效增强了无人机系统跨域作战的能力。同时,系统能够满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,降低新型无人机系统装备建设成本,提升了无人机系统的生存性、灵活性和作战效能。     

无人机测控信道衰落特性及其抑制方式

分析了无人机测控信道模型以及由小规模衰落带来的非频率选择性衰落、频率选择性 衰落与时间选择性衰落的产生机理及特性,并针对这3种衰落进行了抑制方法分析,指出O FDM、交织与编码以及空间分集是无人机测控中值得重点研究的抗衰落技术。     

测控通信系统射频资源可重组技术

测控通信系统的资源重组将是飞行器测控通信系统的发展方向。在中频实现测控终端重组的基础上,通过对射频重组构架的分析,得出了射频交换网络的性能和射频远距离传输的性能直接影响射频重组的可行性,提出了一种可行的全系统资源重组的测控体系构架,即采用微光电子射频交换网络与射频光波传输技术实现射频信号大规模交换及远距离传输,再结合中频重组以实现全系统资源重组,并对相关性能进行了分析。所提出的设计思路可供测控通信系统实现全体系的资源重组借鉴及参考。