CN111385082B - 一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹，属于数据链技术领域，包括弹载终端和地面终端，弹载终端与弹体连接，弹载终端用于将弹上导引头采集的目标图像及弹的工作状态信息实时传输到地面终端，并接收来自于地面终端的遥控指令；弹载终端上设有用于实现无线同频双向传输技术的信号处理模块。本发明提供的一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹，具有抗干扰性能强和动态性能高的优点。
Description
技术领域
本发明属于数据链技术领域，更具体地说，是涉及一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹。
背景技术
弹载数据链技术是一种信息化技术。随着信息化战争的到来，极大地刺激了各国军方对数据链技术的开发研究。它能够实现海、陆、空等多种平台间的信息交换，共享态势感知，方便各战区内指挥控制系统与火力单元的协同作战，并在战场上取得先机。弹载数据链技术已经在各国得到了高度重视，并已经成为未来导弹向智能化、信息化和网络化发展的关键技术。
现有的弹载数据链技术具有频谱利用率低、抗干扰能力差，及动态性能较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹，旨在解决现有的弹载数据链技术频谱利用率低、抗干扰能力差，及动态性能较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹，包括：
弹载终端，与弹体连接，所述弹载终端用于采将弹上导引头采集的目标图像及弹的工作状态信息进行实时的传输并接收来自于地面终端的遥控指令；所述弹载终端上设有用于实现无线同频双向传输技术的信号处理模块。
作为本申请另一实施例，所述弹载终端还包括采用弹体共形式设计的弹载天线，所述弹载天线与所述弹体连接固定，用于向所述地面终端传输信号或接收所述地面终端传输的指令。
作为本申请另一实施例，所述信号处理模块包括：
主机框，位于所述弹体内、且与所述弹体连接固定；
图像处理模块，与所述主机框连接，用于将目标图像转换成数据信号，并对数据信号进行传输；
基带模块，与所述主机框连接，所述基带模块用于接收所述图像处理模块传输的数据信号，所述基带模块上集成有用于实现无线同频双向传输技术和LDPC纠错码技术的功能组件；
功放模块，与所述主机框连接，用于所述弹载天线与所述基带模块之间的数据信号的放大或/和双向传输。
作为本申请另一实施例，所述主机框包括矩形框体，所述矩形框体与所述弹体连接位置的形状取决于所述弹体连接位置的形状。
作为本申请另一实施例，所述图像处理模块、所述基带模块、所述功放模块分别设置在所述主机框任一侧面上。
作为本申请另一实施例，所述基带模块上还单独设有射频组件；所述主机框上设有用于容纳所述射频组件的独立空腔。
作为本申请另一实施例，所述主机框上设有用于单独容纳的所述功放模块的容纳腔。
作为本申请另一实施例，所述弹载天线包括：
底座，用于与所述弹体连接固定；
弹载天线辐射片，用于接收所述信号处理模块传输的信号；以及
弹载天线罩，与所述底座连接固定，用于与所述底座连接、保护所述弹载天线辐射片。
作为本申请另一实施例，所述弹载天线罩形状的曲率与所述弹体的曲率相同。
本发明还提供一种安装有数据链的导弹，其特征在于：该安装有数据链的导弹上应用有如上述任一项所述的弹载数据链系统。
本发明提供的一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种弹载数据链系统及安装有数据链系统的导弹，信号处理模块采用同频双向无线传输技术，能通过单一频点实现双向通信，频谱利用率高。信号处理模块还能在一定的频率范围内感知是否有外部干扰，自动优选没有干扰或干扰较小的频率进行传输。信号处理模块具有抗信道衰落能力和抗多径干扰的能力。本发明还具有传输距离远、移动性高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统安装在弹体内时的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统安装在弹体内时的侧视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中信号处理模块的立体结构示意图一；
图4本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中信号处理模块的立体结构示意图二；
图5为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中的基带模块的结构组成示意图；
图6为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中的弹载天线结构的爆炸图；
图7为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中的弹载终端的作业流程示意图；
图8为本发明实施例提供的一种弹载数据链系统中的天线驻波比示意图。
图中：1、弹载天线；11、底座；12、弹载天线辐射片；13、弹载天线罩；14、射频连接器；2、信号处理模块；21、主机框；211、独立空腔；22、图像处理模块；23、基带模块；231、功能组件；232、射频组件；24、功放模块；3、弹体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图8，现对本发明提供的一种弹载数据链系统进行说明。所述一种弹载数据链系统，包括弹载终端，弹载终端与弹体3连接，弹载终端用于将弹上导引头采集的目标图像及弹的工作状态信息进行实时的传输，同时接收来自于地面终端的遥控指令；弹载终端上设有用于实现无线同频双向传输技术的信号处理模块2。
导引头采集到目标图像及弹的工作状态信息传递至弹载终端，并经由弹载终端上的信号处理模块2经过处理后，将射频信号通过无线传输给地面终端；地面终端也可以将使用人员输入的遥控指令传输至信号处理模块2上。
本发明提供的一种弹载数据链系统，与现有技术相比，信号处理模块2采用同频双向无线传输技术，能通过单一频点实现双向通信，频谱利用率高。信号处理模块2还能在一定的频率范围内感知是否有外部干扰，自动优选没有干扰或干扰较小的频率进行传输。信号处理模块2具有抗信道衰落能力和抗多径干扰的能力。本发明还具有传输距离远、移动性高的特点。
需要说明的是，导弹飞行过程中速度大约为200m/s，地面终端接收到的弹载终端1发射的信号会产生多普勒频移效应。由于弹体速度引起的多普勒频差为(多普勒频差，光速＝3.0*1e8，飞行速度＝200m/s)。
数据链系统的频点为580MHz，根据上述公式计算得到多普勒频差为fd＝386Hz。
数据链通信体制采用时分双工技术+正交频分复用技术+正交相移键控调制方式，频点580MHz，子载波间隔15KHz，接收和发射采用不同的时隙以时分双工技术中的时分的方式区分，上行链路(地面终端到弹载终端1)设置的带宽是2MHz，而下行链路(弹载终端1到地面终端)的带宽是4MHz。地面终端接收信号的多普勒频差增大会导致接收的信噪比恶化。根据仿真计算的结果，正交相移键控调制方式下多普勒频移/子载波间隔的关系和信噪比损耗的关系为：多普勒频移/子载波间隔为0.002、0.05、0.1时，信噪比损耗(dB)依次为0.1、1、3。即当多普勒频移和子载波间隔小于0.05时信噪比的损耗在1dB以下，当多普勒频移/子载波间隔等于0.1的时候信噪比损耗3dB。
数据链系统中，当弹体速度200m/s的时候多普勒频移等于386Hz，多普勒频差和子载波间隔15KHz之间的比例＝386/15000＝0.025，引起的信噪比恶化小于1dB。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1及图6，所述弹载终端还包括采用弹体共形式设计的弹载天线1，弹载天线1与弹体3连接固定，用于向地面终端传输信号或接收地面终端传输的指令。
弹载天线1为数据链系统的前端，数据链系统的优劣取决于弹载天线1的性能，弹体3在特定的情况下也会成为天线辐射体的一部分，本发明中的弹载天线1采用弹体共形式设计，不仅增加了弹体3可以安装天线的位置和辐射面积，还大大减小弹体3在飞行过程中由于天线产生的气动阻力，最大程度地优化天线的驻波以及增大天线的法向增益。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图5，所述信号处理模块2包括主机框21、图像处理模块22、基带模块23以及功放模块24，主机框21位于弹体3内、且与弹体3连接固定；图像处理模块22与主机框21连接，用于将目标图像转换成数据信号，并经过基带模块23将数据信号传递给功放模块24。基带模块23与主机框21连接，基带模块23与图像处理模块22电连接，基带模块23上集成有用于实现无线同频双向传输技术和LDPC纠错码技术的功能组件231；功放模块24与主机框21连接，用于弹载天线1与基带模块23之间的数据信号的放大或/和双向传输。
导引头将图像信息传输至图像处理模块22内进行处理，图像处理模块22会将信号传输给基带模块23、并经过基带模块23内的功能组件231的处理后，将信号传递给功放模块24，功放模块24将信号传输至弹载天线1上，然后弹载天线1发出地面终端能接收的信号。主机框21用于实现与弹体3的连接固定，以及对图像处理模块22、基带23模块、功放模块24的固定。
需要说明的是，基带模块23、功放模块24以及弹载天线1之间的信号传输过程是双向的。一种传输过程为：由基带模块23传递至功放模块24，然后再传递到弹载天线1的路径，然后再传递至地面终端；另一种传输过程为：由弹载天线1传递到功放模块24，然后再传递至基带模块23的路径。
在本实施例中，所述主机框21包括矩形框体，矩形框体与弹体3连接位置的形状取决于弹体3连接位置的形状。有效的提高了主机框21与弹体3连接关系的稳定性，改善结构应力分布，防止局部受力，消除应力集中，提高主机框21与弹体3连接结构的自身抗高过载能力，提高了该弹载数据链系统适应弹上过载环境的能力(如抗振动、抗冲击等)。
在本实施例中，弹体3与主机框21连接部分在增加了加强筋结构。相应的是，主机框21与加强筋对应连接的位置设为平面结构，防止发生局部受力导致主机框21受损伤。
在本实施例中，所述图像处理模块22、基带模块23、功放模块24分别设置在主机框21任一侧面上。
图像处理模块22、基带模块23、功放模块24以及弹载天线1分别对应主机框21的某一个侧面上，例如图像处理模块22与主机框21的左侧面连接，基带模块23、与主机框21的上侧面连接，功放模块24与主机框21的右侧面连接。该种结构起到了屏蔽作用及隔离效果，降低了图像处理模块22、基带模块23、功放模块24以及弹载天线1之间产生的影响。
在本实施例中，信号处理模块2的各模块之间通过过孔或接插件进行连接。
在本实施例中，信号处理模块2中的板卡结构和模块结构均采用面接触安装结构，避免了受力时对板卡结构和模块结构造成损伤，提高了信号处理模块2自身结构的牢固性。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图5，基带模块23上还单独设有射频组件232；主机框21上设有用于容纳射频组件232的独立空腔211。在主机框21上单独对射频组件232上设计独立空腔211，有效的隔离了外部设备对射频组件232的影响，又减弱了射频组件232对外部其他设备的干扰。
在本实施例中，对基带模块23和功放模块24分别作屏蔽处理。该系统采用模块屏蔽，各组成部分均采用模块设计，模块设计既可以减弱自身各组成部分的相互干扰，又可以更大限度的防止外在设备对自身的电磁干扰，并且在模块与模块之间的相互连接中采用屏蔽效果好的航插和射频连接器结构，提高了屏蔽效果。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图5，所述主机框21上设有用于单独容纳的功放模块24的容纳腔。功放模块24为主机中的核心部分之一，设计了单独的腔体结构，功放模块24作为一个独立模块有效地隔离了外部设备对自身的影响，也减弱了自身对外部其他设备的干扰。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图6及图7，所述弹载天线1包括底座11、弹载天线辐射片12以及弹载天线罩13，底座11用于与弹体3连接固定；弹载天线辐射片12用于接收信号处理模块2传输的信号；弹载天线罩13与底座11连接固定，用于与底座11连接、保护弹载天线辐射片12。
在本实施例中，弹载天线辐射片12上设有用于控制波长的贴片层。
在本实施例中，弹载天线辐射片12通过射频连接器14与信号处理模块2电连接。
在本实施例中，所述弹载天线罩13形状的曲率与弹体3的曲率相同。
本天线为宽带天线，带宽为10M。弹体3在地面发射舱进行发射，弹载天线1在设计过程中需要与载体一体化，因此弹载天线罩13要做成与弹体3曲率相同，弹体在飞行过程中时速低于1马赫，考虑到振动冲击等因素，底座11采用平滑刚性结构。弹载天线罩13采用聚四氟乙烯玻璃布板作为材料。
弹载天线1与弹体3共形，才能满足弹体3外形和频段的要求。弹载天线1中心频率为580MHz.垂直极化，法向增益为3.7dbi，驻波比在1.5。天线驻波比采用标量网络分析仪测量，从测试结果(请参阅图8)中可以看出天线在±5MHz的带宽内驻波比都小于1.5，满足天线设计要求。
在本实施例中，该系统的结构部件均由铝镁合金材质制成，有效的保证了结构件满足质量和强度要求。并且在设计过程中该系统设备与弹体3舱段进行一体化处理，减去一部分不必要的构造，减轻了设备整体的重量。
在本实施例中，电源是该系统的核心之一，该系统所使用的电源模块输入端与输出端采用电源地隔离的设计方式，这种设计实现了地线噪声和高共模电压的隔离。电源输入还采用了超宽压设计，使终端设备在输入电压要求范围内能够正常启动工作，并设计了输入欠压过压保护、输出过压保护、输出过流保护和短路保护等措施。
本发明还提供一种安装有数据链的导弹，其特征在于：该安装有数据链的导弹上应用有上述任一所述的弹载数据链系统。
本发明提供的一种安装有数据链系统的导弹，与现有技术相比，该导弹的信号处理模块2采用同频双向无线传输技术，能通过单一频点实现双向通信，频谱利用率高。该导弹还具有传输距离远、移动性高、抗干扰性能强和动态性能高的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种弹载数据链系统，其特征在于，包括：
弹载终端，与弹体（3）连接，所述弹载终端用于将弹上导引头采集的目标图像及弹的工作状态信息进行实时的传输，同时接收来自于地面终端的遥控指令；所述弹载终端上设有用于实现无线同频双向传输技术的信号处理模块（2）；信号处理模块（2）采用同频双向无线传输技术，能通过单一频点实现双向通信，频谱利用率高；信号处理模块（2）还能在一定的频率范围内感知是否有外部干扰，自动优选没有干扰或干扰较小的频率进行传输；信号处理模块（2）具有抗信道衰落能力和抗多径干扰的能力；所述弹载终端还包括采用弹体共形式设计的弹载天线（1），所述弹载天线（1）与所述弹体（3）连接固定，用于向所述地面终端传输信号或接收所述地面终端传输的指令；导弹飞行过程中速度大约为200m/s，地面终端接收到的弹载终端发射的信号会产生多普勒频移效应；
数据链通信体制采用时分双工技术+正交频分复用技术+正交相移键控调制方式，频点580MHz，子载波间隔15KHz，接收和发射采用不同的时隙以时分双工技术中的时分的方式区分，上行链路设置的带宽是2MHz，而下行链路的带宽是4MHz；地面终端接收信号的多普勒频差增大会导致接收的信噪比恶化；根据仿真计算的结果，正交相移键控调制方式下多普勒频移/子载波间隔和信噪比损耗的关系为：多普勒频移/子载波间隔为0.002、0.05、0.1时，信噪比损耗dB依次为0.1、1、3；即当多普勒频移/子载波间隔小于 0.05 时，信噪比的损耗在1dB以下，当多普勒频移/子载波间隔等于0.1的时候信噪比损耗3dB；
数据链系统中，当弹体速度200m/s的时候多普勒频移等于386Hz，多普勒频差和子载波间隔15KHz之间的比例=386/15000=0.025，引起的信噪比恶化小于1dB；所述信号处理模块（2）包括：
主机框（21），位于所述弹体（3）内、且与所述弹体（3）连接固定；
图像处理模块（22），与所述主机框（21）连接，用于将目标图像转换成数据信号，并对数据信号进行传输；
基带模块（23），与所述主机框（21）连接，所述基带模块（23）用于接收所述图像处理模块（22）传输的数据信号，所述基带模块（23）上集成有用于实现无线同频双向传输技术和LDPC纠错码技术的功能组件（231）；以及
功放模块（24），与所述主机框（21）连接，用于所述弹载天线（1）与所述基带模块（23）之间的数据信号的放大或/和双向传输；所述主机框（21）包括矩形框体，所述矩形框体与所述弹体（3）连接位置的形状取决于所述弹体（3）连接位置的形状；所述图像处理模块（22）、所述基带模块（23）、所述功放模块（24）分别设置在所述主机框（21）任一侧面上；所述基带模块（23）上还单独设有射频组件（231）；所述主机框（21）上设有用于容纳所述射频组件（231）的独立空腔（211）；所述主机框（21）上设有用于单独容纳的所述功放模块（24）的容纳腔；所述弹载天线（1）包括：
底座（11），用于与所述弹体（3）连接固定；
弹载天线辐射片（12），用于接收所述信号处理模块（2）传输的信号；以及
弹载天线罩（13），与所述底座（11）连接固定，用于与所述底座（11）连接、保护所述弹载天线辐射片（12）；天线为宽带天线，带宽为10M，弹体（3）在地面发射舱进行发射，弹载天线（1）在设计过程中需要与载体一体化，弹体在飞行过程中时速低于1马赫，考虑到振动冲击因素，底座（11）采用平滑刚性结构；弹载天线罩13采用聚四氟乙烯玻璃布板作为材料；
弹载天线（1）与弹体（3）共形，弹载天线（1）中心频率为580MHz，垂直极化，法向增益为3.7dbi，驻波比在1.5，天线驻波比采用标量网络分析仪测量，天线在±5MHz的带宽内驻波比都小于1.5，满足天线设计要求。
2.如权利要求1所述的一种弹载数据链系统，其特征在于：所述弹载天线罩（13）形状的曲率与所述弹体（3）的曲率相同。
3.一种安装有数据链的导弹，其特征在于：该安装有数据链的导弹上应用有如权利要求1-2任一项所述的弹载数据链系统。
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|---|---|
| CN (1) | CN111385082B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105515684A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-20 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于自主干扰检测和实时信道分配的数据链抗干扰方法 |
| CN107885230A (zh) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 北京理工大学 | 带有激光制导武器的无人直升机控制系统及其控制方法 |
| CN107878739A (zh) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 北京理工大学 | 一种无人直升机控制系统及其控制方法 |
-
2020
- 2020-03-23 CN CN202010205638.4A patent/CN111385082B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105515684A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-20 | 西安空间无线电技术研究所 | 基于自主干扰检测和实时信道分配的数据链抗干扰方法 |
| CN107885230A (zh) * | 2016-09-29 | 2018-04-06 | 北京理工大学 | 带有激光制导武器的无人直升机控制系统及其控制方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于共形相控阵天线的弹载数据链抗干扰研究;贾龙龙;赵波;;电子质量(03);全文 * |
| 巡航导弹飞行控制数据链技术研究;李琳琳;孙继银;姚志成;;现代防御技术(02);第0-2节，图1-2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111385082A (zh) | 2020-07-07 |
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