CN112187336A - 一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机指挥控制技术领域，公开了一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，使用多信道的遥控数据，从多个信道中提取第n个数据帧，将多个信道数据帧按比特位逐一进行比特融合，按照比特质量权重规则对比特数据进行质量权重赋值；若比特质量权重规则为比特0，则比特质量取负；若比特为1,则比特质量取正；将处理后的比特质量相加，判断结果状态；每个比特位输出1、0、或输出数量占优的比特位数据，重复直到帧的所有比特位完成融合，输出优选出来的数据帧。本发明采用的遥测数据融合方法，相对于传统使用面向信道的切换、面向帧的数据融合和面向比特的数据融合，经过仿真验证，确定该方法的抗干扰效果更好，数据更加真实可靠。

Description

一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法
技术领域
本发明属于无人机指挥控制技术领域，涉及一种无人机抗干扰的数据处理方法,具体涉及一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法。
背景技术
本发明涉及无人机指挥控制领域。无人机在作战应用过程中，无人机操作员通过无线链路的遥测数据实时获取无人机系统状态信息和侦察或打击目标情报信息，只有信息的尽量准确和完整，才能高效辅助无人机操作员实现侦察或打击任务的完成。然而在复杂的战场环境下，无线数据传输是极易收到干扰的，从而会造成一些关键信息的缺失，使得一些时效性很强的任务不能得到有效的完成，从而错失战机或造成经济损失。因此在无人机系统使用运行时，增强干扰条件下无人机遥测数据融合方法的研究和探索是有着重要的积极意义。
无人机系统一般为了传输冗余和系统抗干扰的设计，一般在视距链路内配置C/U或L/U两种波段组合的视距链路通道，同时还有一路Ku或ka波段超视距通信通道。传统的常见的遥测数据融合方法主要有
1)面向信道的切换；
2)面向帧的数据融合；
3)面向比特的数据融合。
第一种方法在一条链路发生故障或信号质量达不到标准时将遥测信息的获取切换至另外一条相对好的链路，具备通过接收器自动增益自动化控制实现信源切换，消除上述切换过程中导致的数据间隙，以达到保证数据完备性。但这种方法对通道内由于干扰产生的数据内部错误却无能为力。
第二和第三种方法是进一步提高数据融合效果的方法，尽量保证有完备完整的数据。但在干扰条件下(数据误码率大于10-5，数据误码率基本上在10-3的条件下)，一般的面向帧的数据融合和面向比特的数据融合也无法达到理想的数据要求，因此为了进一步提高在干扰条件下数据融合的完整性，需要有效的利用多通道的特性做进一步的融合分析。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，采用三通道面向遥测比特数据质量加权的方法，即在三通道面向比特多选一的基础上，进行位数据的加权判断，从而进一步剔除错误位数据。
本发明的技术方案是：
一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，使用多信道的遥控数据，包括以下步骤：
步骤一，从多个信道中提取第n个数据帧，将多个信道数据帧按比特位逐一进行比特融合，并采用位计数器对数据位数量进行累加，并赋位计数器的初值为1；
步骤二，当位计数器小于或等于一个帧长时，按照比特质量权重规则对比特数据进行质量权重赋值；若比特质量权重规则为比特0，则比特质量取负；若比特为1,则比特质量取正；
步骤三，将处理后的比特质量相加，判断结果状态；每个比特位输出1、0、或输出数量占优的比特位数据，然后位计数器加1；
步骤四，重复上述步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，输出优选出来的数据帧。
进一步的，步骤二具体为：用每比特的质量给多个通道数据对应的每一位比特数据加权，若数据位为0，则比特质量为负；若数据位为1，比特质量为正。
进一步的，步骤三具体为：将对应位置的多个通道数据的比特质量相加：若对应位置的比特质量大于0，则该位置输出1；若对应位置的比特质量小于0，则该位置输出0；若对应位置的比特质量等于0，则该位置输出数量占优的比特位数据；完成后，然后位计数器加1。
进一步的，步骤四具体为：重复步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，则将优选出来的数据帧进行数据帧偶校验，数据帧偶校验通过后，按照帧长度输出优选遥测数据帧。
进一步的，优选出来的数据帧是对比特质量加权融合后的数据帧。
进一步的，优选遥测数据帧包括融合后的帧计数和优选出来的数据帧。
进一步的，对于多通道数据接收比特流存在错误位的情况，根据通信链路权重依次选取对应链路数据校验，选取通过校验的数据位作为正确数据进行数据融合；对于多通道数据接收比特流不存在错误位的情况，去除多路数据中的相同部分，重新生成源数据比特流。
进一步的，信道的数量至少是三个。
本发明的优点是：
本发明采用的遥测数据融合方法，相对于传统使用面向信道的切换、面向帧的数据融合和面向比特的数据融合，经过仿真验证，确定该方法的抗干扰效果更好，数据更加真实可靠。
附图说明
图1是本发明遥测数据融合方法的流程图；
图2是本发明实施例的比特数据融合示意图；
图3是本发明实施例的抗干扰仿真对比图。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
本发明的数据融合方法是一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，使用多信道的遥控数据，包括以下步骤：
步骤一，从多个信道中提取第n个数据帧，将多个信道数据帧按比特位逐一进行比特融合，并采用位计数器对数据位数量进行累加，并赋位计数器的初值为1；
步骤二，当位计数器小于或等于一个帧长时，按照比特质量权重规则对比特数据进行质量权重赋值；若比特质量权重规则为比特0，则比特质量取负；若比特为1,则比特质量取正；
步骤三，将处理后的比特质量相加，判断结果状态；每个比特位输出1、0、或输出数量占优的比特位数据，然后位计数器加1；
步骤四，重复上述步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，输出优选出来的数据帧。
步骤二具体为：用每比特的质量给多个通道数据对应的每一位比特数据加权，若数据位为0，则比特质量为负；若数据位为1，比特质量为正。
步骤三具体为：将对应位置的多个通道数据的比特质量相加：若对应位置的比特质量大于0，则该位置输出1；若对应位置的比特质量小于0，则该位置输出0；若对应位置的比特质量等于0，则该位置输出数量占优的比特位数据；完成后，然后位计数器加1。
步骤四具体为：重复步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，则将优选出来的数据帧进行数据帧偶校验，数据帧偶校验通过后，按照帧长度输出优选遥测数据帧。
优选出来的数据帧是对比特质量加权融合后的数据帧，优选遥测数据帧包括融合后的帧计数和优选出来的数据帧。
对于多通道数据接收比特流存在错误位的情况，根据通信链路权重依次选取对应链路数据校验，选取通过校验的数据位作为正确数据进行数据融合；对于多通道数据接收比特流不存在错误位的情况，去除多路数据中的相同部分，重新生成源数据比特流。
信道的数量至少是三个。
下面结合附图说明本发明另一个实施例。
以三通道遥测数据为例说明一个例子。
在面向三通道比特融合的基础上，再增加质量加权的方法。数据位质量加权的方法如下：
取三个信道对应帧计数的数据，用每比特的质量给对应比特加权，数据位为“0”，则比特质量为负，数据位为“1”，比特质量为正。将对应位置的三个比特质量相加：若大于0，输出“1”；小于0，输出“0”；等于0，则输出数量占优的比特位数据。
具体针对遥测数据的算法处理流程如图1所示。相当于在面向三通道的遥测数据的比特位的时候不仅仅再是三选一的结果了，而是有了别的通道的加权判据，将错误位上的数据纠正过来：
该算法利用三通道通信链路质量测评和链路优先级评估结果，动态调整各个链路数据权重。
(1)对于三通道遥测数据接收比特流存在错误位的情况，该融合算法根据通信链路权重依次选取对应链路数据校验，选取通过校验的数据位作为正确数据进行数据融合；
(2)对于三通道遥测数据接收比特流不存在错误位的情况，去除多路数据中的相同部分，重新生成源数据比特流。
如图2中数字片段为比特流，与图上方的“信源”相比，信道1、2、3接收的数据中被标记出的比特都发生了错误。通过算法融合，三个信道的数据经过链路评估和择优选择得到融合后的数据，与原始数据相比虽然还有错误但纠正了许多信道接收数据的错误，综合而言提高了系统的可靠性。系统根据融合处理后的输出数据比特流进行数据帧重组，最终得到完备、可靠、无冗余的遥测信息。
通过三通道遥测数据面向比特质量加权融合算法处理后的数据与其他融合方法在干扰条件下(数据误码率在10-5和10-3之间)融合效果进行了对比和仿真。
分别采用各个单通道数据、双通道帧融合、双通道比特融合选一、三通道帧融合、三通道比特融合三选一、三通道比特质量加权融合仿真分析，结果如图3所示。
对比发现，通过该方法明显提升了干扰条件下的数据效果，在无人机系统多次数字分析应用中采用该方法，取得了非常好的效果。

Claims (8)

1.一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，使用多信道的遥控数据，包括以下步骤：
步骤一，从多个信道中提取第n个数据帧，将多个信道数据帧按比特位逐一进行比特融合，并采用位计数器对数据位数量进行累加，并赋位计数器的初值为1；
步骤二，当位计数器小于或等于一个帧长时，按照比特质量权重规则对比特数据进行质量权重赋值；若比特质量权重规则为比特0，则比特质量取负；若比特为1,则比特质量取正；
步骤三，将处理后的比特质量相加，判断结果状态；每个比特位输出1、0、或输出数量占优的比特位数据，然后位计数器加1；
步骤四，重复上述步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，输出优选出来的数据帧。
2.根据权利要求1所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的步骤二具体为：用每比特的质量给多个通道数据对应的每一位比特数据加权，若数据位为0，则比特质量为负；若数据位为1，比特质量为正。
3.根据权利要求1所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的步骤三具体为：将对应位置的多个通道数据的比特质量相加：若对应位置的比特质量大于0，则该位置输出1；若对应位置的比特质量小于0，则该位置输出0；若对应位置的比特质量等于0，则该位置输出数量占优的比特位数据；完成后，位计数器加1。
4.根据权利要求1所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的步骤四具体为：重复步骤二到步骤三的过程，直到位计数器大于帧长，则将优选出来的数据帧进行数据帧偶校验，数据帧偶校验通过后，按照帧长度输出优选遥测数据帧。
5.根据权利要求4所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的优选出来的数据帧是对比特质量加权融合后的数据帧。
6.根据权利要求5所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的优选遥测数据帧包括融合后的帧计数和优选出来的数据帧。
7.根据权利要求1所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的对于多通道数据接收比特流存在错误位的情况，根据通信链路权重依次选取对应链路数据校验，选取通过校验的数据位作为正确数据进行数据融合；对于多通道数据接收比特流不存在错误位的情况，去除多路数据中的相同部分，重新生成源数据比特流。
8.根据权利要求1所述的一种无人机抗干扰的遥测数据融合方法，其特征在于，所述的信道的数量至少是三个。
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