CN113206700B - 综合一体化地空通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种综合一体化地空通信系统，该系统包括：天线和功能集成模块，后者内部包括射频处理单元、信号处理单元、控制管理单元，天线用于接收无线信号，并将无线信号发送给射频处理单元；射频处理单元用于接收无线信号，并对无线信号进行变频滤波处理，将滤波后的无线信号发送给信号处理单元；信号处理单元用于接收滤波后的无线信号，并对滤波后的无线信号进行调制解调处理，并将调制解调后的信号发送给控制管理单元；控制管理单元用于接收调制解调后的信号。本发明进行一体化设计，形成一个支持多种通信体制的功能整体，具备了原来不具有的通信覆盖可配置能力，通信极化自适应能力。具有高度集成、简单便携、维护方便、低成本的特点。

Description

综合一体化地空通信系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地，涉及一种综合一体化地空通信系统。

背景技术

传统的地空通信系统通常由多个独立的设备组成，每个独立设备一般只能支持一种通信体制，并且独立设备种类形态各异，没有统一的设计标准。导致传统的地空通信系统需要采购大量的独立设备，占用较大的空间，各独立设备接口交联关系复杂，维护和检测也面临很大的困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种综合一体化地空通信系统。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种综合一体化地空通信系统，包括：圆柱形结构、天线和功能集成模块，所述天线部署在所述圆柱形结构外表面，所述功能集成模块部署在所述圆柱形结构内部，所述功能集成模块内部包括射频处理单元、信号处理单元、控制管理单元，其中：所述天线的一端与所述射频处理单元的一端连接，所述射频处理单元的另一端与所述信号处理单元的一端连接，所述信号处理单元的另一端与所述控制管理单元连接；

所述天线用于接收无线信号，并将所述无线信号发送给所述射频处理单元；

所述射频处理单元用于接收所述无线信号，并对所述无线信号进行变频滤波处理，将滤波后的无线信号发送给所述信号处理单元；

所述信号处理单元用于接收滤波后的无线信号，并对滤波后的无线信号进行调制解调处理，并将调制解调后的信号发送给所述控制管理单元；

所述控制管理单元用于接收调制解调后的信号。

优选地，所述控制管理单元还用于将调制解调后的信号发送给地面使用者。

优选地，所述控制管理单元还用于将调制解调后的信号发送给中继，以使得中继进行转发。

优选地，所述天线包括卫通天线和/或卫导天线，所述卫通天线用于接收和发送卫通信号，所述卫导天线用于接收北斗或GPS信号。

优选地，所述天线安装在所述功能集成模块的顶部。

优选地，所述天线还包括视距通信天线。

优选地，所述视距通信天线包括VUHF、L、S、C和X频段，位于第一预设频段的天线在水平方向上按照圆形均匀布置在所述功能集成模块的侧表面，位于第二预设频段的天线位于所述第一预设频段的天线的上方或下方，所述第二预设频段的天线按照水平面圆形部署。

优选地，所述视距通信天线采用斜45度双极化天线。

优选地，所述功能集成模块上表面处布置C波段天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置，在C波段天线下方布置L波段天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置，在L波段天线下方布置VUHF天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置。

优选地，还包括电源处理模块，所述电源处理模块分别于所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元连接，用于未所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元供电。

本发明实施例提供的一种综合一体化地空通信系统，将原有的多个独立设备的天线、接收机、发射机、处理平台等进行一体化设计，形成一个支持多种通信体制的功能整体；且综合集成化之后具备了原来没有的能力，例如通信覆盖可配置能力，通信极化自适应能力，通信中继能力等。具有高度集成、简单便携、维护方便、低成本的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种综合一体化地空通信系统的结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的一种综合一体化地空通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有的地空通信系统通常由多个功能独立的设备组成，例如超短波地面台可以实现调音通信，测控地面台可以实现测控数据通信，卫星地面台可以实现卫星语音和数据通信。每种通信功能都由其各自独立的设备来实现。

针对现有技术中存在的缺陷或不足：

(1)设备功能单一：现有地空通信系统通常由多个功能独立的设备组成，例如超短波地面台可以实现调幅调频话音通信，测控地面台可以实现测控数据通信，卫通地面台可以实现卫星话音和数据通信。每种通信功能都由其各自独立的设备来实现。

(2)系统组成复杂：构成地空通信系统的各个功能独立设备物理形态各异，接口形式不统一，交联关系复杂

(3)便携性差：由于现有地空通信系统组成复杂，导致其便携性差，需要大量的人力物力才能完成设备的搬运工作。

(4)产生不必要的空间辐射干扰：现有地空通信系统大多采用全向天线，在发射过程中向全空域进行信号辐射，在不需要电磁覆盖的区域形式电磁辐射干扰。

(5)通信持续性不足：现有地空通信系统通常采用垂直极化天线，机载端同样采用垂直极化天线与之相匹配，当飞机进行机动横滚时，飞行姿态发生变化，地面和空中的天线极化方式将不在匹配，导致通信发生间歇性中断。

(6)不具备通信中继功能：现有地空通信系统采用独立设备来实现，自身无法实现中继转发功能。

针对上述问题，本发明所采用的技术构思如下：

(1)采用综合一体化设计架构：将原地空通信系统中各种独立设备进行统一设计，形成一个包括全部通信体制的设备。系统在部署或迁移过程中，只拆卸和安装一个设备即可，实现快速部署，节约人力物力成本。由于地空通信系统只由一个物力实体组成，将极大的减少占地面积，同时便于设备的维护和保障。

(2)通信覆盖能力可配置：将传统的全向天线替换为由若干个定向天线的组合，定向天线在水平面按照圆形进行排列布局，每一副定向天线覆盖一定的角度，组合在一起的天线阵列可等效成一个全向天线。在使用过程中，可根据具体应用条件进行灵活配置，既能满足原有全向天线的覆盖能力，又可以选择使用部分天线，对通信区域进行定向信号辐射，减少对非通信覆盖区域的信号辐射，避免对非通信覆盖区域形成电磁辐射干扰。同时，定向辐射能够有效降低我方信号被敌对方发现概率，保护我方信息安全。

(3)通信具有极化自适应能力：为满足不同通信体制的要求，天线的极化方式也不相同，如垂直极化、水平极化、圆极化等。单一天线无法同时满足上述各种极化方式的要求。本发明在设计过程中采用斜45°双极化天线，通过极化自适应技术，可以满足各种极化方式的使用需求。此外，当飞机进行机动横滚导致飞行姿态变化时，地空通信系统将采用与之匹配的极化方式进行信号辐射，保证通信持续不间断。

(4)通信中继能力：受限于地形地貌以及通信设备的现有能力，单一通信方式无法满足全部的使用需求，需要增加通信中继功能，以便扩大通信的覆盖能力。例如，可以将接收到的卫星信号通过中继转发给没有卫星的通信节点；通过地空通信系统为装备有不同类型通信设备的飞行节点建立通信联系；通过多个地空通信系统实现地表中继接力，为因山体遮挡而无法进行视距通信的节点提供通信渠道。

本发明实施例提供一种综合一体化地空通信系统，如图1所示，该系统包括：圆柱形结构、天线101和功能集成模块102，所述功能集成模块内部包括射频处理单元1021、信号处理单元1022、控制管理单元1023，其中：所述天线部署在所述圆柱形结构外表面，所述功能集成模块部署在所述圆柱形结构内部，所述天线的一端与所述射频处理单元的一端连接，所述射频处理单元的另一端与所述信号处理单元的一端连接，所述信号处理单元的另一端与所述控制管理单元连接；

所述天线用于接收无线信号，并将所述无线信号发送给所述射频处理单元；

所述射频处理单元用于接收所述无线信号，并对所述无线信号进行变频滤波处理，将滤波后的无线信号发送给所述信号处理单元；

所述信号处理单元用于接收滤波后的无线信号，并对滤波后的无线信号进行调制解调处理，并将调制解调后的信号发送给所述控制管理单元；

所述控制管理单元用于接收调制解调后的信号。

该地空通信系统在实际使用过程中，部署天线的种类和数量可根据使用情况和技术指标要求进行灵活调整。

功能集成模块内部采用中空设计，用于布置射频处理单元、信号处理单元和控制管理单元。天线首先通过射频线缆连接到射频处理单元上，完成射频信号的变频滤波处理，输出到信号处理单元，完成信号的调制解调处理，处理后的全部业务信息由控制管理单元进行统一调度管理，可输出给地面使用者，也可将信息进行中继转发。

本发明实施例提供的一种综合一体化地空通信系统，将原有的多个独立设备的天线、接收机、发射机、处理平台等进行一体化设计，形成一个支持多种通信体制的功能整体；且综合集成化之后具备了原来没有的能力，例如通信覆盖可配置能力，通信极化自适应能力，通信中继能力等。具有高度集成、简单便携、维护方便、低成本的特点。

本发明实施例提供的新型综合一体化地空通信系统，在外观上采用圆柱形设计，圆柱体的外表面用于布置共型天线，共型天线不改变设备外观。

内部采用中空部分用于安置各种处理功能模块，主要包括射频处理单元、信号处理单元、控制管理单元等。圆柱体外观便于进行设备伪装设计，可将设备伪装成路灯、树等物体，保护设备不被发现。

圆柱体的上表面用于布置卫通天线和卫导天线，天线设计采用相控阵体制。卫通天线完成卫通信号的发射和接收，为地空通信系统提供卫星通信功能。卫导天线完成北斗/GPS信号的接收，为地空通信系统提供高精度时间信息和经纬度信息。在实际使用过程中，该部分天线亦可采用平板天线或抛物面天线等嵌入到圆柱体内部以节约成本。

圆柱体的侧表面用于布置视距通信天线，包括VUHF、L、S、C、X等频段。该部分天线均采用斜45°双极化天线。第一预设频段天线在水平方向上按照圆形均匀布置在圆柱体侧表面，第二预设频段天线则在其上方或下方一定间隔处，仍按照水平面圆形部署。例如，在接近圆柱体上表面处布置12副C波段天线，每副天线的波束宽度为30°，在C波段天线下方布置L波段天线，天线数量为8副，每副天线的波束宽度为45°，在L波段天线下方布置VUHF天线，天线数量为6副，每副天线的波束宽度为60°。

本发明又一实施例提供一种综合一体化地空通信系统，如图2所示，该系统还包括电源处理模块103，所述电源处理模块103分别于所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元连接，用于未所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元供电。电源处理模块103主要为整个地空通信系统提供持续稳定的电源输出。

综上，本发明实施例提供的综合一体化地空通信系统，采用圆柱形外观设计，圆柱体顶部用于卫通天线和卫导天线的布局，实现超视距通信功能；圆柱体侧面用于VUHF、L、S、C、X等频段天线布局，实现视距通信功能；圆柱体内部中空部分用于部署射频处理和信号处理板卡，板卡采用VPX设计标准；另外，天线采用共型设计，天线采用斜45°双极化模式，具有极化自适应能力，能够满足垂直极化、水平极化、圆极化等各种通信体制要求；其次，

视距通信功能天线采用环形布局，不同频段天线可根据波束宽度灵活配置天线使用数量；最后，具备通信中继功能，可实现视距通信不同频段之间，视距通信与超视距通信之间的各种通信功能中继转发。

现有地空通信系统由若干个独立设备组成，新型系统只有一个设备。系统总的体积、重量、功耗大幅度降低。可靠性、维护性、运输性、便携性大幅度提升。与现有地空通信系统相比，新型系统通信覆盖区域可控。有效减少非通信覆盖区域信号辐射，保护我方信号不被敌对方截获。新型系统解决了飞机在飞行姿态变化时通信中断问题，新型系统具备通信中继能力，提升通信效能。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种综合一体化地空通信系统，其特征在于，包括：圆柱形结构、天线和功能集成模块，所述天线部署在所述圆柱形结构外表面，所述天线由若干个定向天线组合而成，所述定向天线在水平面按照圆形进行排列布局，每一副定向天线覆盖一定的角度，组合在一起的天线阵列可等效成一个全向天线，所述天线包括卫通天线、卫导天线和视距通信天线，所述圆柱形结构的表面用于布置所述卫通天线和所述卫导天线，所述圆柱形结构的侧表面用于布置所述视距通信天线；

所述卫通天线用于完成卫通信号的发射和接收，为所述地空通信系统提供卫星通信功能；

所述卫导天线完成北斗/GPS信号的接收，为所述地空通信系统提供高精度时间信息和经纬度信息；

所述视距通信天线采用斜45°双极化模式，所述视距通信天线包括VUHF、L、S、C和X频段，位于第一预设频段的天线在水平方向上按照圆形均匀布置在所述功能集成模块的侧表面，位于第二预设频段的天线位于所述第一预设频段的天线的上方或下方，所述第二预设频段的天线按照水平面圆形部署；

所述功能集成模块部署在所述圆柱形结构内部，所述功能集成模块内部包括射频处理单元、信号处理单元、控制管理单元，其中：所述天线的一端与所述射频处理单元的一端连接，所述射频处理单元的另一端与所述信号处理单元的一端连接，所述信号处理单元的另一端与所述控制管理单元连接；

所述功能集成模块上表面处布置C波段天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置，在C波段天线下方布置L波段天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置，在L波段天线下方布置VUHF天线，天线数量及每副天线的波束宽度预先设置；

所述天线用于接收无线信号，并将所述无线信号发送给所述射频处理单元；

所述射频处理单元用于接收所述无线信号，并对所述无线信号进行变频滤波处理，将滤波后的无线信号发送给所述信号处理单元；

所述信号处理单元用于接收滤波后的无线信号，并对滤波后的无线信号进行调制解调处理，并将调制解调后的信号发送给所述控制管理单元；

所述控制管理单元用于接收调制解调后的信号。

2.根据权利要求1所述的综合一体化地空通信系统，其特征在于，所述控制管理单元还用于将调制解调后的信号发送给地面使用者。

3.根据权利要求1所述的综合一体化地空通信系统，其特征在于，所述控制管理单元还用于将调制解调后的信号发送给中继，以使得中继进行转发。

4.根据权利要求1至3任一所述的综合一体化地空通信系统，其特征在于，还包括电源处理模块，所述电源处理模块分别于所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元连接，用于未所述射频处理单元、所述信号处理单元和所述控制管理单元供电。

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