CN111903248B - 适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法，它涉及无人机测控与信息传输领域中的一种适用于无人侦察机测控与信息传输系统的情报单收技术。本发明设计了中高空远程无人侦察机测控与信息传输系统的情报单收，实现在无人机飞行中接收地面测控站经中继卫星反传的侦察信息或情报返传信息，并具备简单的情报处理显示功能。本发明具有无人侦察机的侦察信息共享、电路结构简单、机动性强等优点，特别适用于中高空远程无人侦察机测控与信息传输系统中的情报单收。

Description

适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法

技术领域

本发明涉及无人机通信测控领域中的一种适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法，特别适用于远程无人侦察机测控和信息传输系统的情报单收。

背景技术

目前，我国已经研制成功了多种小型近程无人机和通过无人机空中中继测控的中程无人机，这些无人机系统的测控及信号处理设备相对简单，没有单独的情报单收设备，不能满足远程无人侦察机测控与信息传输复杂的信息处理要求，影响了用户对装备的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法。本发明卫星通信接收设备接收由天线输出的下行信息，经解调器输出包含遥测和数字图像的复合数据及情报数据。这些数据流一路送到遥测数据数据单元，另一路送到图像数据单元。输出的图像/遥测复合数据及情报数据送入遥测及航迹处理器，处理后将航迹和遥测参数显示出来，图像数据单元恢复出模拟视频信号，视频信号分成两路输出，一路送往录像机进行记录，另一路送往图像采集器，处理后由情报处理器实时显示出来。通过情报处理器可完成简单的情报处理。设备配备打印机，可以实现情报打印功能。同时通过遥测及航迹处理器还可以将航迹及遥测参数广播给情报处理器。本发明还具有无人侦察机的侦察信息共享、电路结构简单、机动性强等特点。

本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现，

包括步骤：

①天线12在信标接收机13的控制下，对卫星进行对准，接收卫星通信数据信号输入低噪声放大器11，低噪声放大器11将卫星通信数据信号放大后送至下变频器7进行变频成中频信号，中频信号发送至解调器3进行中频解调及基带解调，解调出图像/遥测复合数据及情报数据，将图像/遥测复合数据送至图像数据单元1、图像/遥测复合数据及情报数据送至遥测数据单元4；

②由遥测数据单元4分时将接收图像/遥测复合数据及情报数据的RS422接口协议转换为PCI接口协议后把图像/遥测复合数据及情报数据送至遥测及航迹处理器8，遥测及航迹处理器8对图像/遥测数据进行分析处理，提取出所有的遥测参数，进行遥测参数显示和航迹处理与显示；将情报数据存储及送至情报处理器9进行情报处理；

③由图像数据单元1接收图像/遥测复合数据，从图像/遥测复合数据提取出图像数据送至图像解压器2，图像解压器2恢复出视频图像信号分别送至录像机5和图像采集器6，由录像机5对视频图像信号进行录像，由图像采集器6将视频图像信号采集送至情报处理器9；

④情报处理单元9将遥测及航迹处理器8发送来的情报数据进行管理和整编情报产品，记录及显示情报数据，情报数据送至打印机10打印；情报处理单元9将图像采集器6输入的视频图像信号进行显示；

完成无人侦察机测控与信息传输的情报单收。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

本发明在无人机执行侦察任务过程中，利用Ku频段卫星接收设备，接收无人机图像/遥测信息和测控与信息传输系统返传的情报信息，实现资源和信息共享，还具有电路结构简单、机动性强等特点。

附图说明

图1是本发明实施例的电原理方框图。图1中：1为图像数据单元、2为图像解压器、3为解调器、4为遥测数据单元、5为录像机、6为图像采集器、7为下变频器、8为遥测及航迹处理器、9为情报处理器、10为打印机、11为低噪声放大器、12为天线、13为信标接收机。

图2是本发明实施例的下变频器7的电原理工作流程图。

图3是本发明实施例信标接收机13的电原理工作流程图。

图4是本发明实施例解调器3的电原理工作流程图。

图5是本发明实施例遥测及航迹处理器8的电原理工作流程图。

图6是本发明实施例图像解压器2的电原理工作流程图。

图7是本发明实施例情报处理器9的电原理工作流程图。

具体实施方式

参照图1至图7，图1是本发明实施例的电原理方框图，它包括图像数据单元1、图像解压器2、解调器3、遥测数据单元4、录像机5、图像采集器6、下变频器7、遥测及航迹处理器8、情报处理器9、打印机10、低噪声放大器11、天线12、信标接收机13。

本发明包括步骤：

①天线12在信标接收机13的控制下，对卫星进行对准，接收卫星通信数据信号输入低噪声放大器11，低噪声放大器11将卫星通信数据信号放大后送至下变频器7进行变频成中频信号，中频信号发送至解调器3进行中频解调及基带解调，解调出图像/遥测复合数据及情报数据，将图像/遥测复合数据送至图像数据单元1、图像/遥测复合数据及情报数据送至遥测数据单元4。

实施例本发明天线12接收卫星下传的图像/遥测复合射频信号及情报射频信号，采用抛物面天线制作。低噪声放大器11对射频信号进行放大，采用通用器件制作。

实施例本发明信标接收机13由高频头(LNB)、下变频链、本振、跟踪解调终端、监控及电源六个单元组成。如图3所示，图3是本发明实施例信标接收机13的电原理工作流程图。其中高频头将Ku频段的输入信号放大变频到L频段(950～1450MHz)，下变频链将L频段信标频率分别与一本振和二本振混频变换到70MHz标准中频，并提供30dB增益，跟踪解调终端对70MHz中频信号进行跟踪解调处理，提取出跟踪信号送至天线12伺服系统。监控部分负责前面板的操作与显示，包括设置信标频率，显示故障状态及相关参数。

实施例本发明下变频器7采用三次变频方式，如图2所示，图2是本发明实施例下变频器7的电原理工作流程图。一本振BDC产生的信号与射频信号混频后产生中心频率为1GHz，带宽500MHz的第一中频信号。第一本振的范围是500MHz带宽，10MHz步进；第二本振为锁相环PLL1，与滤波后的第一中频信号混频后产生信号变频为带宽20MHz，步进1MHz的第二中频信号。第三本振为锁相环PLL2，与滤波后的第二中频信号混频后产生信号带宽20MHz，步进1MHz的第三中频信号；然后滤波送入下一级模块进行处理。其中变频器的频率配置是一个十分关键的问题，首先要防止频谱倒置，由于一本振BDC为低本振，所以下面的两次变频都采用高本振。在进行频率配置时，还要避免产生镜象干扰和组合频率干扰，组合频率干扰主要是三次组合频率和五次组合频率的干扰，高于五次的组合频率干扰由于电平很低基本可以忽略。

实施例本发明解调器3主要由中频解调和基带解调组成。中频解调处理采用两级混频方式，如图4所示，图4是本发明实施例解调器3的电原理工作流程图。输入的中频信号首先经过带通滤波，滤除带外无用信号，放大后经自动增益控制，与小步进频综进行混频处理，将信号搬移到96MHz，该信号经带通放大处理后与晶振源输出的载波进行混频，将信号搬移到零中频，该信号经过低通滤波，提供给解调基带进行解调处理。

基带解调处理主要完成匹配滤波、时钟同步和载波同步等功能。基带解调处理模数转换由两片A/D组成，将中频解调过来的中频信号转换为数字信号进行数字处理，采样时钟由时钟恢复电路提供。基带解调输出的相干解调信号再进行解交织、RS信道译码。

②由遥测数据单元4分时将接收图像/遥测复合数据及情报数据的RS422接口协议转换为PCI接口协议后把图像/遥测复合数据及情报数据送至遥测及航迹处理器8，遥测及航迹处理器8对图像/遥测数据进行分析处理，提取出所有的遥测参数，进行遥测参数显示和航迹处理与显示；将情报数据存储及送至情报处理器9进行情报处理。

实施例本发明遥测数据单元4的作用是接收卫通Ku链路送来的2Mbps遥测图像组合数据或64kbps情报反传数据，处理后通过遥测及航迹处理器8显示出来，通过遥测及航迹处理器8可以监视无人机的航迹、飞行姿态、飞行状态、无人机的设备状态等。同时该部分还具备航迹及遥测参数显示功能和情报数据广播功能。

无人机的图像传输采用图像数字化压缩处理技术，压缩的图像数据和遥测数据组合数据帧一起传送下来。由遥测数据单元4接收卫星中继链路下行的数据，链路的每路下行数据的接口为四线制：数据码流、位同步信号、字同步信号、帧同步信号。下行数据的最大码速率为2Mbps，遥测数据单元4可接收的码速率高于10Mbps。这样不但可以满足2Mbps和64kbps码流数据，同时设备又具有一定的扩展能力和适应性。

实施例本发明遥测及航迹处理器8工作流程如图5所示，图5是本发明实施例遥测及航迹处理器8的电原理工作流程图，实施例由一台工控机及遥测数据处理机和以太网卡等设备组成。

遥测及航迹处理器8将图像/遥测复合数据及情报数据实时记录在硬盘中，任务完成后，必须转储到光盘上去。完成如下功能：

a)将硬盘上的数据全部或选段转存到光盘上；

b)编辑侦察图像，制作VCD并存到光盘上；

c)飞行后，操作员可回放记录数据，浏览遥测数据和侦察图像，分析操作过程；

事后若想回放某次任务的数据，可先找到相应的光盘，将数据装载到硬盘上，再回放记录数据，浏览遥测数据和侦察图像。

③由图像数据单元1接收图像/遥测复合数据，从图像/遥测复合数据提取出图像数据送至图像解压器2，图像解压器2恢复出视频图像信号分别送至录像机5和图像采集器6，由录像机5对视频图像信号进行录像，由图像采集器6将视频图像信号采集送至情报处理器9。

实施例本发明图像解压器2的工作原理下：图像数据由DSP多通道缓冲串口读入并存储于SDRAM中。解码程序从SDRAM读取压缩码流进行解压缩运算，还原出亮度和色差数据并将该数据暂存于SDRAM的帧缓冲区中；若码流出现错误，则需进行错误修正。当FPGA向DSP发出数据请求中断后，DSP将帧缓冲区中适合的数据写入FIFO。FPGA从FIFO中读取分离的YUV数据生成8位复合的YUV数据流，数字视频编码芯片接收该数据流形成PAL制的模拟视频信号。如图6所示，图6是本发明图像解压器2的电原理工作流程图。

实施例本发明图像解压器2、录像机5、图像采集器6采用市售通用产品制作。

④情报处理单元9将遥测及航迹处理器8发送来的情报数据进行管理和整编情报产品，记录及显示情报数据，情报数据送至打印机10打印；情报处理单元9将图像采集器6输入的视频图像信号进行显示。

实施例本发明情报处理器9接收由卫星转发的无人侦察机系统的原始侦察图像信息或情报产品，对图像信息进行显示和记录，同时具有管理和整编情报产品的能力。

情报处理器9工作流程如图7所示，图7是本发明实施例情报处理器9的电原理工作流程图。工作过程如下：

a)将接收的模拟视频信号经过视频分路器，各分为两路视频信号I和II；

b)视频信号I直接送往数字录像机5记录；

c)视频信号II接入情报处理器9，作为视频采集与处理功能的信号源；

d)经卫星接收机获取的情报数据，从遥测及航迹处理器8通过文件形式由网络拷贝到情报处理器9。

情报处理器9功能包括：视频采集、综合图像情报处理、综合情报管理。

a)视频采集

采用图像采集器6附带的软件，能够完成视频监视，并具有从中采集目标帧的功能。

b)综合图像情报处理

主要是处理静态图像，包括：图像显示，图像地理精校正，并可以提取图像产品编目信息，存入数据库中，方便图像查询检索。

对于经过图像处理的静态图像，进行人工判读，标识目标，编写判读报告。图像判读和解译，针对有情报价值的目标图像，以人工目视判读方法，完成对图像的目标识别，并标记在图像上，生成图像情报产品。对判读结果进行综合性的评价和分析，从中提取出重要情况，生成目标解译报告。

a)综合情报管理

接收各类情报(文字、态势、判读报告、图像)并入库；对各类情报进行查询显示。

维护文字情报产品，提供用条件检索手段对数据库中的文字情报产品进行检索，并可修改、删除检索到的文字情报产品，并将修改后的文字情报产品存入数据库或存为磁盘文件。

b)综合情报数据库

设计出情报的ER模型，建立综合情报数据库。

本发明简要工作原理如下：

捕星由天线12和信标接收机13结合完成。信标接收机13的输出电压与输入对数功率成正比，输出斜率为0.2～0.3V/dB，最大输出电压为+10V，根据天线12控制器的要求，当天线对准卫星时，信标接收机13的输出电压为+6V左右。为满足不同信标电平和天线12控制器的要求，信标接收机13内部有增益控制电路，以适应电平在-75dBm～-100dBm的射频输入信号。

当第一次使用或对一个新信标进行跟踪时，更改信标频率后，按下“确认”键，信标接收机13按此时输入功率调整内部增益，使输出电压为+6V左右，如果此时天线12未对准卫星，信标接收机13为失锁状态，则调整内部增益最高(D/A OUT＝0.00V)。随着天线12扫描，进入卫星波瓣，接收机入锁，但可能锁在第二旁瓣，此时如果信标接收机13输出电压大于+6V，则需在更改频率菜单按两次“确认”键，使信标接收机13重新入锁，调整内部增益(即‘D/A OUT’值)，使输出为+6V左右，继续转动天线12，重复此过程，直至天线12对准卫星。

信标接收机13关机时，其状态可保存，再次使用时不需重复上述过程，只需打开信标接收机13即可。当设备锁定时，锁定指示灯亮。

遥测图像数据接收：

a)航迹及遥测处理器8接收遥测数据；

b)情报处理器9接收图像视频数据。

情报反传数据接收：

a)航迹及遥测处理器8接收情报反传数据；

b)情报处理器9处理情报反传数据文件。

遥测及航迹处理器8完成如下功能：

a)遥测数据处理；

b)直观地显示无人机的航迹；

c)直观地显示无人机的飞行姿态等飞行参数；

d)直观显示遥测参数值和无人机设备状态；

e)当无人机设备故障时可分级告警。

记录、转储和回放：

数据实时记录在硬盘中，任务完成后，必须转储到光盘上去。操作员可完成如下功能：

a)将硬盘上的数据全部或选段转存到光盘上；

b)编辑侦察图像，制作VCD并存到光盘上。

飞行后，操作员可回放记录数据，浏览遥测数据和侦察图像，分析操作过程。

事后若想回放某次任务的数据，可先找到相应的光盘，操作员将数据装载到硬盘上，再回放记录数据，浏览遥测数据和侦察图像。

视频显示功能：

将图像解压器2视频输出端连接到录像机5，录像机5的输出连接到图像采集器6的BNC接口上。桌面上双击图标<视频显示采集>，启动视频显示软件，情报处理器9接收到无人机发送来的视频信号就可以在窗口中显示出来。

图像采集功能：

情报处理器9启动，通过选择窗口采集，指定视频显示窗口，采集静帧图像文件，保存为BMP格式图像文件。具体如下：桌面上双击图标<静帧采集>。在弹出的界面上，单击菜单【capture Image】->【Grab Window】项，然后鼠标放在在视频显示窗口，如果需要采集单帧时，单击窗口中的图像，完成采集，采集的图像显示在采集窗口中；然后单击菜单【File】->【Save As】->【Bitmap】项，在弹出的另存为界面中填写文件名，保存采集的单帧图像。

视频图像记录功能：

打开录像机5，当视频输入有信号时，进行视频记录。

图像处理的功能：

情报处理器9调入静帧图像进行显示，可做出如下的显示操作：

a)图像调入显示；

b)图像灰度增强：线性拉伸、直方图均衡、指数增强、增强恢复；

c)图像滤波：均值滤波、快速均值滤波、中值滤波、边缘检测、滤波恢复；

d)图像缩放漫游：放大、缩小、全图、原图、漫游、恢复。

查询显示静止图像的功能

在图像编目界面输入图像编目信息，完成图像编目；通过图像产品查询，检查输入的图像编目内容。

经过判读，具有在静止图像上标记目标的功能能够在图像上完成图形和文字标注：

a)标注图形：点、线、矩形、椭圆等；

b)标注文字；

c)设置标注图元的属性；

d)删除标注的图元。

接收情报的功能：

可接收来自无人机情报中心分发的情报文件，生成情报素材，并将情报素材存入数据库。操作如下：情报处理器9在【系统】菜单中选中【配置】子菜单，设置情报文件的监视目录，在【接收区】页面按下【开始接收】按钮，将自动接收监视目标下的情报文件，生成情报素材并存库。

整编情报的功能：

能整编文字类型的情报，情报内容包括：标题、主题词、正文、情报类型、密级等；并将整编的作为情报产品保存入库。操作如下：在情报处理器9【整编区】页面中录入标题、主题词、正文、情报类型、密级等编辑项，按下【存库】按钮，将整编的情报存入数据库。

查询情报的功能：

能够提出查询条件，查询接收的情报素材和整编出的情报产品，将情报内容显示出来。

操作如下：在情报处理器9【检索区】页面按下【检索素材】按钮，输入检索条件后，执行检索，将检索出的情报素材列表显示，选中某个后可显示其内容及其其附件(媒体文件)。

在【检索区】页面按下【检索产品】按钮，输入检索条件后，执行检索，将检索出的情报产品列表显示，选中某个后可显示其内容。

Claims (1)

1.一种适用于无人侦察机测控与信息传输的情报单收方法，其特征在于包括步骤：

①天线(12)在信标接收机(13)的控制下，对卫星进行对准，天线(12)接收卫星通信数据信号输入低噪声放大器(11)，低噪声放大器(11)将卫星通信数据信号放大后送至下变频器(7)进行变频成中频信号，中频信号发送至解调器(3)进行中频解调及基带解调，解调出图像和遥测复合数据及情报数据，将图像和遥测复合数据送至图像数据单元(1)、图像和遥测复合数据及情报数据送至遥测数据单元(4)；

②由遥测数据单元(4)分时将接收图像和遥测复合数据及情报数据的RS422接口协议转换为PCI接口协议后把图像和遥测复合数据及情报数据送至遥测及航迹处理器(8)，遥测及航迹处理器(8)对图像和遥测数据进行分析处理，提取出所有的遥测参数，进行遥测参数显示和航迹处理与显示；将情报数据存储及送至情报处理器(9)进行情报处理；

③由图像数据单元(1)接收图像和遥测复合数据，从图像和遥测复合数据提取出图像数据送至图像解压器(2)，图像解压器(2)恢复出视频图像信号分别送至录像机(5)和图像采集器(6)，由录像机(5)对视频图像信号进行录像，由图像采集器(6)将视频图像信号采集送至情报处理器(9)；

④情报处理器(9)将遥测及航迹处理器(8)发送来的情报数据进行管理和整编情报产品，记录及显示情报数据，情报数据送至打印机(10)打印；情报处理器(9)将图像采集器(6)输入的视频图像信号进行显示；

完成无人侦察机测控与信息传输的情报单收。

Images