CN115550875A - 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法 - Google Patents

一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115550875A
CN115550875A CN202210914925.1A CN202210914925A CN115550875A CN 115550875 A CN115550875 A CN 115550875A CN 202210914925 A CN202210914925 A CN 202210914925A CN 115550875 A CN115550875 A CN 115550875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
airborne
ground
frequency band
data terminal
link
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210914925.1A
Other languages
English (en)
Inventor
闫朝星
王圆圆
李斌
付林罡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Institute of Telemetry
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Research Institute of Telemetry
Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Institute of Telemetry, Aerospace Long March Launch Vehicle Technology Co Ltd filed Critical Beijing Research Institute of Telemetry
Priority to CN202210914925.1A priority Critical patent/CN115550875A/zh
Publication of CN115550875A publication Critical patent/CN115550875A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/50—Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/50—Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H04B1/52—Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
    • H04B1/525—Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa with means for reducing leakage of transmitter signal into the receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，低速组网测控链路的工作频段为f1频段，高速数据传输链路的工作频段为f2频段，低速组网测控链路为TDD‑TDMA模式、扩频或跳频体制，高速数据传输链路为FDMA模式、抗多径传输体制，地面数据终端低速组网测控链路发射信道进行收阻滤波，高速数据传输链路接收信道进行发阻滤波，机载数据终端高速数据传输链路发送信道进行收阻滤波，低速组网测控链路接收信道进行发阻滤波。本发明通过收阻滤波与发阻滤波参数的匹配设计，可防止地面数据终端或机载数据终端工作时抬高接收底噪或导致终端接收饱和，提升了空地组网集群测控信息传输的可靠性。

Description

一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法
技术领域
本发明涉及电通信技术领域，具体涉及一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法。
背景技术
无人机集群多目标系统在执行任务过程中相对于传统单机模式体现出了多机协同共享信息等优势，特别对于近中程以上作用距离的任务情况，空地多目标测控链路与机间中继测控链路可以为用户多类任务有效执行提供保障。
一般的无人机空地测控链路采用频分双工FDD模式，上行遥控链路采用频点1，下行遥测链路采用频点2进行遥测遥控数据传输。在空地链路中机载与地面设备的功率放大器与天线增益等参数比较宽松时也常用时分双工TDD模式降低设备复杂度。例如文献“一站多机式无人机测控系统[J].电光与控制,2013,20(3):6-9.”基于时分双工通信方式(TDD)和时分多址通信体制(TDMA)，设计了TDD一站多机式无人机测控系统。
在文献“闫朝星，王先朋，刘同领等，一种基于TDD时频多址的多目标飞行器组网测控方法，中国发明专利，202110226617.5”中，设计了基于TDD MF-TDMA的多频分时组网测控方法。但是这些TDD系统都是工作在同一个频段，机载节点或地面节点在某一时刻只执行发送或接收；FDD系统也只在一个频段接收。这种应用限制了空地链路测控传输策略，特别是机载遥测信息需要跟图像高速数传信息一起传输，降低了遥测信息可靠性。针对空地链路与机间中继测控需求，需要提升测控链路传输的可靠性。
发明内容
本发明是为了解决种无人集群组网测控链路传输的可靠性，提供一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，首先提出了一种包含TDD-TDMA模式的低速组网测控链路，FDMA模式的空地高速数据传输链路链路的无人机集群组网测控系统；然后设计了地面数据终端低速组网测控链路发射信道的收阻滤波、高速数据传输链路接收信道的发阻滤波，机载数据终端高速数据传输链路发送信道的收阻滤波、低速组网测控链路接收信道的发阻滤波；通过收阻滤波与发阻滤波参数的匹配设计，可防止地面数据终端或机载数据终端工作时抬高接收底噪或导致终端接收饱和，提升了空地组网集群测控信息传输的可靠性。
本发明提供一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，地面端与机载端通过低速组网测控链路进行上行遥控与下行遥测通讯，机载端与地面端通过高速数据传输链路进行下行数据传输，地面端包括电连接的地面数据终端和地面天线，机载端包括设置在无人机集群上电连接的机载数据终端和机载天线；
低速组网测控链路的工作频段为f1频段，高速数据传输链路的工作频段为f2频段，f1频段与f2频段的频率不同；
无人机集群包括N架无人机，第n架无人机的下行数据传输链路工作频段为在f2n，n＝1，2，…，N。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，低速组网测控链路的通信模式为TDD-TDMA模式，低速组网测控链路使用扩频或跳频体制；
高速数据传输链路的通信模式为FDMA模式，高速数据传输链路使用抗多径传输体制。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，地面数据终端包括：与地面天线依次电连接的地面信道组合单元和地面基带，地面信道组合单元包括地面功率放大单元和地面低噪声放大单元；
地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道设置地面收阻滤波器，地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道设置地面发阻滤波器，地面收阻滤波器用于进行地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道收阻滤波以防止提高地面数据终端高速数据传输链路接收通道在f2频段信号的接收底噪，地面发阻滤波器用于进行地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道发阻滤波以避免地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段的带外泄漏使地面数据终端在f2频段的接收通道饱和。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，地面收阻滤波器的带外抑制LpGT为：
LpGT＝N0G+AGP-(k+TG)dBc；
其中，N0G dBm/Hz为地面数据终端的发射端在f1频段输出的底噪，AGPdB为地面数据终端发射端的放大增益，(k+TG)dBm/Hz为地面数据终端接收f2频段处的噪声密度。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，地面发阻滤波器的带外抑制LpGR为：
LpGR＝(PG-(P-1-AGL))dBc；
其中，PG dBm为地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段功放输出带外泄漏，P-1dBm为地面数据终端ADC模数采样单元的输入饱和，(P-1-AGL)dBm为地面低噪声放大单元的输入；
高速数据传输链路信号的下行信号经过地面低噪声放大单元中的低噪声放大器的信号功率为(PA+GA-LD1+GG+AGL)dBmL；其中，PA机载功率放大单元的输出，GA为机载天线的增益，LD1为空地链路在f2频段的空间衰减，GG为地面天线的增益，AGL为地面低噪声放大单元的增益。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，机载数据终端包括与机载天线依次电连接的机载信道组合单元和机载基带，机载信道组合单元包括机载功率放大单元和机载低噪声放大单元；
机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道设置机载收阻滤波器，机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道设置机载发阻滤波器，机载收阻滤波器用于进行机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道收阻滤波以防止提高机载数据终端接收f1频段信号的接收底噪，机载发阻滤波器用于进行机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道发阻滤波以避免机载数据终端高速数据传输链路的功放发射信号f2频段的带外泄漏使机载数据终端在f1频段的接收信道饱和。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，机载收阻滤波器的带外抑制LpAT为：
LpAT＝N0A+AAP-(k+TA)dBc；
其中，N0A dBm/Hz为机载数据终端的发射端在f2频段的输出底噪，AAP dB为机载数据终端的发射端功率放大单元放大增益，(k+TA)dBm/Hz为机载数据终端接收f1频段处的噪声密度。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，机载天线包括f1频段天线和f2频段天线，且f1频段天线和f2频段天线均为独立天线时，机载收阻滤波器f2频段发射通道的带外抑制L′pAT为：
L′pAT＝N0A+AAP-LAA1-(k+TA)dBc；
其中，LAA1 dB为f1频段天线和f2频段天线之间的距离造成等效衰减。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，机载发阻滤波器的带外抑制LpAR为：
LpAR＝(PA–LAA2-(P-1-AAL))dBc；
其中，PA为机载数据终端高速数据传输链路的功率放大单元发射通道在f2频段的带外泄漏，LAA2 dB为f1频段天线和f2频段天线因距离造成的等效衰减，(PA–LAA2)dBm为机载功率放大单元在f2频段发射信号接收到的低噪输入，P-1dBm为机载数据终端的ADC模数采样单元输入，AAL为机载低噪声放大单元的增益。
本发明所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，作为优选方式，机载数据终端在f1频段接收地面数据终端的上行低速组网测控链路信号时，经过机载低噪声放大单元放大后的信号功率为：
(PG+GG-LD2+GA+AAL)dBm，其中，PG为地面功率放大单元的输出，GG为地面天线的增益，LD2为地空链路在f1频段空间衰减，GA机载天线的增益，AAL为机载低噪声放大单元的增益。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，主要包括如下步骤：
步骤(一)、构建无人集群组网测控的链路系统。
(1)系统设备组成：包含地面端的地面数据终端、地面天线，机载端的机载数据终端、机载天线。
(2)系统链路组成：包含地面端与机载端的上行遥控与下行遥测低速组网测控链路、下行传输图像等的高速数据传输链路。
(3)系统频段组成：包含2个频段，f1频段、f2频段，所有无人机集群的低速组网测控链路工作在f1频段，高速数据传输链路链路工作在f2频段，第n架无人机下行数据传输链路工作在f2n频段；
(4)组网测控体制：低速组网测控链路采用TDD-TDMA模式组网通信，采用扩频或跳频体制提升系统抗干扰能力；高速数据传输链路采用抗多径传输体制。
(5)数据终端组成：地面或机载数据终端都由基带单元、信道组合单元(包含功率放大器、低噪声放大器)组成，其中信道组合单元的功放单元设计有收阻滤波器、信道组合单元的低噪单元设计有发阻滤波器。
步骤(二)、地面数据终端链路参数匹配设计。
(1)地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道设计收阻滤波，防止抬高地面数据终端高速数据传输链路的接收通道在f2频段信号的底噪。
地面数据终端接收f2频段处的噪声密度为(k+TG)dBm/Hz，其中，k为玻尔兹曼常数，地面数据终端噪温TG的单位为dBK。设地面数据终端发端在f1频段输出底噪为N0G dBm/Hz，经过发端功放放大增益AGP dB后，在地面数据终端收端的低噪入口底噪为N′0G＝(N0G+AGP)dBm/Hz，地面数据终端的发射通道为了不抬高接收底噪，则需要发射通道设计收阻滤波的带外抑制为LpGT＝N0G+AGP-(k+TG)dBc。
地面天线一般为收发一体天线，不考虑收发之间的衰减。
(2)地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道设计发阻滤波，防止终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段的功放输出PG dBm信号的带外泄漏使得地面数据终端在自身f2频段接收通道造成接收饱和。
地面数据终端在f2频段接收机载数据终端的下行高速数据传输链路信号，在低噪后的信号功率为：(PA+GA-LD1+GG+AGL)dBm。其中，PA、GA为机载功放输出与机载天线增益，LD1为空地链路在f2频段空间衰减，GG、AGL为地面天线增益、地面低噪放大增益。
设地面数据终端的ADC模数采样单元的输入饱和P-1dBm，则在地面数据终端低噪的输入为(P-1-AGL)dBm；
地面数据终端在f1频段的功放发射信号接收到低噪入口为PG dBm，为防止接收通道造成接收饱和，地面数据终端接收通道设计发阻滤波的带外抑制为LpGR＝(PG-(P-1-AGL))dBc。
步骤(三)、机载数据终端链路参数匹配设计。
(1)机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道设计收阻滤波，防止抬高机载数据终端接收f1频段信号的底噪。
机载数据终端接收f1频段处的噪声密度为(k+TA)dBm/Hz，其中机载数据终端噪温TA的单位为dBK。设机载数据终端发端在f2频段输出底噪为N0A dBm/Hz，经过发端功放放大AAP dB后，机载数据终端的f2频段发射通道为了不抬高接收底噪，则需要f2频段发射通道设计收阻滤波的带外抑制LpAT＝N0A+AAP-(k+TA)dBc。
机载天线可跟地面天线类似为收发一体天线，或设计为f1频段、f2频段两个独立天线，这样设两天线距离造成等效衰减LAA1 dB，则需f2频段发射通道设计收阻滤波的带外抑制L′pAT＝N0A+AAP-LAA1-(k+TA)dBc。
(2)机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道设计发阻滤波，防止机载数据终端高速数据传输链路的功放发射f2频段的PAdBm信号的带外泄漏使得机载数据终端在自身f1频段接收通道造成接收饱和。
机载数据终端在f1频段接收地面数据终端的上行低速组网测控链路信号，在低噪放后的信号功率为：(PG+GG-LD2+GA+AAL)dBm。其中，PG、GG为地面功放输出与地面天线增益，LD2为地空链路在f1频段空间衰减，GA、AAL为机载天线增益、机载低噪放大增益。
设机载数据终端的ADC模数采样单元的输入P-1dBm，则在机载数据终端低噪的输入为(P-1-AAL)dBm；
当f1频段、f2频段两个独立天线，由距离造成等效衰减LAA2 dB，机载数据终端功放在f2频段发射信号接收到低噪入口为(PA–LAA2)dBm，为防止接收通道造成接收饱和，机载数据终端接收机设计f1频段信号发阻滤波，机载数据终端接收通道设计发阻滤波的带外抑制为LpAR＝(PA–LAA2-(P-1-AAL))dBc
针对无人机集群与地面站的低速组网测控链路工作在f1频段、空地高速数据传输链路链路工作在f2频段这种集群组网测控模式，按照上述步骤(一)～步骤(三)对地面数据终端、机载数据终端链路收阻滤波与发阻滤波设计，即可得到满足链路参数匹配的集群组网测控系统。
本发明具有以下优点：
(1)本发明提出了一种无人机集群组网测控系统，低速组网测控链路采用TDD-TDMA模式的上行与下行都工作在f1频段，空地高速数据传输链路链路以FDMA模式工作在f2频段，低速遥测遥控信息组网传输，提升了测控信息传输的可靠性；
(2)本发明设计了地面数据终端低速组网测控链路发射信道的收阻滤波，防止抬高高速数据传输链路接收底噪，设计了高速数据传输链路接收信道的发阻滤波，防止终端低速组网测控链路的发射通道带外泄漏使得终端自身接收通道饱和。
(3)本发明设计了机载数据终端高速数据传输链路发送信道的收阻滤波，防止抬高机载数据终端接收底噪；设计了低速组网测控链路接收信道的发阻滤波，防止高速数据传输链路的功放发射信号带外泄漏使得终端自身接收通道饱和。
附图说明
图1为一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法无人集群组网测控链路原理；
图2a为一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法地面终端发信道收阻滤波设计图；
图2b为一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法地面终端收信道发阻滤波设计图；
图3a为一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法机载终端发送信道收阻滤波设计图；
图3b为一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法机载终端收信道发阻滤波设计图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1～3所示，一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，地面端与机载端通过低速组网测控链路进行上行遥控与下行遥测通讯，机载端与地面端通过高速数据传输链路进行下行数据传输，地面端包括电连接的地面数据终端和地面天线，机载端包括设置在无人机集群上电连接的机载数据终端和机载天线；
低速组网测控链路的工作频段为f1频段，高速数据传输链路的工作频段为f2频段，f1频段与f2频段的频率不同；
无人机集群包括N架无人机，第n架无人机的下行数据传输链路工作频段为在f2n，n＝1，2，…，N；
低速组网测控链路的通信模式为TDD-TDMA模式，低速组网测控链路使用扩频或跳频体制；
高速数据传输链路的通信模式为FDMA模式，高速数据传输链路使用抗多径传输体制；
地面数据终端包括：与地面天线依次电连接的地面信道组合单元和地面基带，地面信道组合单元包括地面功率放大单元和地面低噪声放大单元；
地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道设置地面收阻滤波器，地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道设置地面发阻滤波器，地面收阻滤波器用于进行地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道收阻滤波以防止提高地面数据终端高速数据传输链路接收通道在f2频段信号的接收底噪，地面发阻滤波器用于进行地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道发阻滤波以避免地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段的带外泄漏使地面数据终端在f2频段的接收通道饱和；
地面收阻滤波器的带外抑制LpGT为：
LpGT＝N0G+AGP-(k+TG)dBc；
其中，N0G dBm/Hz为地面数据终端的发射端在f1频段输出的底噪，AGPdB为地面数据终端发射端的放大增益，(k+TG)dBm/Hz为地面数据终端接收f2频段处的噪声密度；
地面发阻滤波器的带外抑制LpGR为：
LpGR＝(PG-(P-1-AGL))dBc；
其中，PG dBm为地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段功放输出带外泄漏，P-1 dBm为地面数据终端ADC模数采样单元的输入饱和，(P-1-AGL)dBm为地面低噪声放大单元的输入；
高速数据传输链路信号的下行信号经过地面低噪声放大单元中的低噪声放大器的信号功率为(PA+GA-LD1+GG+AGL)dBmL；其中，PA机载功率放大单元的输出，GA为机载天线的增益，LD1为空地链路在f2频段的空间衰减，GG为地面天线的增益，AGL为地面低噪声放大单元的增益；
机载数据终端包括与机载天线依次电连接的机载信道组合单元和机载基带，机载信道组合单元包括机载功率放大单元和机载低噪声放大单元；
机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道设置机载收阻滤波器，机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道设置机载发阻滤波器，机载收阻滤波器用于进行机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道收阻滤波以防止提高机载数据终端接收f1频段信号的接收底噪，机载发阻滤波器用于进行机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道发阻滤波以避免机载数据终端高速数据传输链路的功放发射信号f2频段的带外泄漏使机载数据终端在f1频段的接收信道饱和；
机载收阻滤波器的带外抑制LpAT为：
LpAT＝N0A+AAP-(k+TA)dBc；
其中，N0A dBm/Hz为机载数据终端的发射端在f2频段的输出底噪，AAP dB为机载数据终端的发射端功率放大单元放大增益，(k+TA)dBm/Hz为机载数据终端接收f1频段处的噪声密度；
机载天线包括f1频段天线和f2频段天线，且f1频段天线和f2频段天线均为独立天线时，机载收阻滤波器f2频段发射通道的带外抑制L′pAT为：
L′pAT＝N0A+AAP-LAA1-(k+TA)dBc；
其中，LAA1 dB为f1频段天线和f2频段天线之间的距离造成等效衰减；
机载发阻滤波器的带外抑制LpAR为：
LpAR＝(PA–LAA2-(P-1-AAL))dBc；
其中，PA为机载数据终端高速数据传输链路的功率放大单元发射通道在f2频段的带外泄漏，LAA2 dB为f1频段天线和f2频段天线因距离造成的等效衰减，(PA–LAA2)dBm为机载功率放大单元在f2频段发射信号接收到的低噪输入，P-1dBm为机载数据终端的ADC模数采样单元输入，AAL为机载低噪声放大单元的增益；
机载数据终端在f1频段接收地面数据终端的上行低速组网测控链路信号时，经过机载低噪声放大单元放大后的信号功率为：(PG+GG-LD2+GA+AAL)dBm，其中，PG为地面功率放大单元的输出，GG为地面天线的增益，LD2为地空链路在f1频段空间衰减，GA机载天线的增益，AAL为机载低噪声放大单元的增益。
实施例2
如图1～3所示，一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法；主要包括如下步骤：
步骤(一)、构建无人集群组网测控的链路系统。
(1)系统设备组成：包含地面端的地面数据终端、地面天线，机载端的机载数据终端、机载天线。
(2)系统链路组成：包含地面端与机载端的上行遥控与下行遥测低速组网测控链路、下行传输图像等的高速数据传输链路。
(3)系统频段组成：包含2个频段，f1频段、f2频段，所有无人机集群的低速组网测控链路工作在f1频段，高速数据传输链路链路工作在f2频段，第n架无人机下行数据传输链路工作在f2n频段；
(4)组网测控体制：低速组网测控链路采用TDD-TDMA模式组网通信，采用扩频或跳频体制提升系统抗干扰能力；高速数据传输链路采用抗多径传输体制。
(5)数据终端组成：地面或机载数据终端都由基带单元、信道组合单元(包含功率放大器、低噪声放大器)组成，其中信道组合单元的功放单元设计有收阻滤波器、信道组合单元的低噪单元设计有发阻滤波器。
步骤(二)、地面数据终端链路参数匹配设计。
(1)地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道设计收阻滤波，防止抬高地面数据终端高速数据传输链路的接收通道在f2频段信号的底噪。
地面数据终端接收f2频段处的噪声密度为(k+TG)dBm/Hz，其中，k为玻尔兹曼常数，地面数据终端噪温TG的单位为dBK。设地面数据终端发端在f1频段输出底噪为N0G dBm/Hz，经过发端功放放大增益AGP dB后，在地面数据终端收端的低噪入口底噪为N′0G＝(N0G+AGP)dBm/Hz，地面数据终端的发射通道为了不抬高接收底噪，则需要发射通道设计收阻滤波的带外抑制为LpGT＝N0G+AGP-(k+TG)dBc。
地面天线一般为收发一体天线，不考虑收发之间的衰减。
(2)地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道设计发阻滤波，防止终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段的功放输出PG dBm信号的带外泄漏使得地面数据终端在自身f2频段接收通道造成接收饱和。
地面数据终端在f2频段接收机载数据终端的下行高速数据传输链路信号，在低噪后的信号功率为：(PA+GA-LD1+GG+AGL)dBm。其中，PA、GA为机载功放输出与机载天线增益，LD1为空地链路在f2频段空间衰减，GG、AGL为地面天线增益、地面低噪放大增益。
设地面数据终端的ADC模数采样单元的输入饱和P-1dBm，则在地面数据终端低噪的输入为(P-1-AGL)dBm；
地面数据终端在f1频段的功放发射信号接收到低噪入口为PG dBm，为防止接收通道造成接收饱和，地面数据终端接收通道设计发阻滤波的带外抑制为LpGR＝(PG-(P-1-AGL))dBc。
步骤(三)、机载数据终端链路参数匹配设计。
(1)机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道设计收阻滤波，防止抬高机载数据终端接收f1频段信号的底噪。
机载数据终端接收f1频段处的噪声密度为(k+TA)dBm/Hz，其中机载数据终端噪温TA的单位为dBK。设机载数据终端发端在f2频段输出底噪为N0A dBm/Hz，经过发端功放放大AAP dB后，机载数据终端的f2频段发射通道为了不抬高接收底噪，则需要f2频段发射通道设计收阻滤波的带外抑制LpAT＝N0A+AAP-(k+TA)dBc。
机载天线可跟地面天线类似为收发一体天线，或设计为f1频段、f2频段两个独立天线，这样设两天线距离造成等效衰减LAA1 dB，则需f2频段发射通道设计收阻滤波的带外抑制L′pAT＝N0A+AAP-LAA1-(k+TA)dBc。
(2)机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道设计发阻滤波，防止机载数据终端高速数据传输链路的功放发射f2频段的PAdBm信号的带外泄漏使得机载数据终端在自身f1频段接收通道造成接收饱和。
机载数据终端在f1频段接收地面数据终端的上行低速组网测控链路信号，在低噪放后的信号功率为：(PG+GG-LD2+GA+AAL)dBm。其中，PG、GG为地面功放输出与地面天线增益，LD2为地空链路在f1频段空间衰减，GA、AAL为机载天线增益、机载低噪放大增益。
设机载数据终端的ADC模数采样单元的输入P-1dBm，则在机载数据终端低噪的输入为(P-1-AAL)dBm；
当f1频段、f2频段两个独立天线，由距离造成等效衰减LAA2 dB，机载数据终端功放在f2频段发射信号接收到低噪入口为(PA–LAA2)dBm，为防止接收通道造成接收饱和，机载数据终端接收机设计f1频段信号发阻滤波，机载数据终端接收通道设计发阻滤波的带外抑制为LpAR＝(PA–LAA2-(P-1-AAL))dBc
针对无人机集群与地面站的低速组网测控链路工作在f1频段、空地高速数据传输链路链路工作在f2频段这种集群组网测控模式，按照上述步骤(一)～步骤(三)对地面数据终端、机载数据终端链路收阻滤波与发阻滤波设计，即可得到满足链路参数匹配的集群组网测控系统。
图1为无人集群组网测控链路原理图。该无人集群组网测控系统包含地面端的地面数据终端、地面天线，机载端的机载数据终端、机载天线。地面或机载数据终端都由基带单元、信道组合单元组成(包含功率放大器、低噪声放大器)，其中信道组合单元的功放单元设计有收阻滤波器、信道组合单元的低噪单元设计有发阻滤波器。
系统链路包含地面端与机载端的上行遥控与下行遥测低速组网测控链路、下行传输图像等的高速数据传输链路。系统工作在2个频段，f1频段、f2频段，所有无人机集群的低速组网测控链路工作在f1频段，高速数据传输链路链路工作在f2频段，第n架无人机下行数据传输链路工作在f2n频段，如图中所示在f21、f22、f23、……。如图所示地面端的遥控信号在f1频段发射，遥测信号在f1频段、f2频段接收。机载端的遥测信号在f1频段发射，遥控信号在f1频段、f2频段接收。
图2a～2b所示为地面终端发信道收阻滤波与收信道发阻滤波设计。图3a～3b所示为机载终端发送信道收阻滤波与收信道发阻滤波设计。以地面数据终端为例，地面数据终端发送信道在f1频段设计收阻滤波，防止抬高接收f2频段底噪。接收频点f2频段处的噪声密度为-170dBm/Hz。设发端f1频段输出底噪为-150dBm/Hz，发端放大50dB后在低噪放入口底噪为-100dBm/Hz，为了不抬高收端底噪，则需要带外抑制70dBc。
地面终端接收信道在f2频段设计发阻滤波，防止终端f1频段的46dBm信号带外泄漏使得终端自身接收饱和。设ADC采集数据解调模块输入P-1dB为-5dBm，低噪放大30dB时，低噪输入对应为-35dBm；终端发射信号再接收到低噪入口为46dBm，终端接收机设计f2频段信号发阻滤波，需要带外抑制81dBc可满足接收不饱和。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：地面端与机载端通过低速组网测控链路进行上行遥控与下行遥测通讯，所述机载端与所述地面端通过高速数据传输链路进行下行数据传输，所述地面端包括电连接的地面数据终端和地面天线，所述机载端包括设置在无人机集群上电连接的机载数据终端和机载天线；
所述低速组网测控链路的工作频段为f1频段，所述高速数据传输链路的工作频段为f2频段，所述f1频段与所述f2频段的频率不同；
所述无人机集群包括N架无人机，第n架无人机的下行数据传输链路工作频段为在f2n，n＝1，2，…，N。
2.根据权利要求1所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述低速组网测控链路的通信模式为TDD-TDMA模式，所述低速组网测控链路使用扩频或跳频体制；
所述高速数据传输链路的通信模式为FDMA模式，所述高速数据传输链路使用抗多径传输体制。
3.根据权利要求1所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述地面数据终端包括：与所述地面天线依次电连接的地面信道组合单元和地面基带，所述地面信道组合单元包括地面功率放大单元和地面低噪声放大单元；
地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道设置地面收阻滤波器，地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道设置地面发阻滤波器，所述地面收阻滤波器用于进行地面数据终端低速组网测控链路的f1频段发射信道收阻滤波以防止提高地面数据终端高速数据传输链路接收通道在f2频段信号的接收底噪，所述地面发阻滤波器用于进行地面数据终端高速数据传输链路的f2频段接收信道发阻滤波以避免地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段的带外泄漏使所述地面数据终端在f2频段的接收通道饱和。
4.根据权利要求3所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述地面收阻滤波器的带外抑制LpGT为：
LpGT＝N0G+AGP-(k+TG)dBc；
其中，N0G dBm/Hz为所述地面数据终端的发射端在f1频段输出的底噪，AGPdB为所述地面数据终端发射端的放大增益，(k+TG)dBm/Hz为所述地面数据终端接收f2频段处的噪声密度。
5.根据权利要求3所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述地面发阻滤波器的带外抑制LpGR为：
LpGR＝(PG-(P-1-AGL))dBc；
其中，PG dBm为地面数据终端低速组网测控链路的发射通道在f1频段功放输出带外泄漏，P-1dBm为所述地面数据终端ADC模数采样单元的输入饱和，(P-1-AGL)dBm为所述地面低噪声放大单元的输入；
所述高速数据传输链路信号的下行信号经过所述地面低噪声放大单元中的低噪声放大器的信号功率为(PA+GA-LD1+GG+AGL)dBmL；其中，PA所述机载功率放大单元的输出，GA为所述机载天线的增益，LD1为空地链路在f2频段的空间衰减，GG为所述地面天线的增益，AGL为所述地面低噪声放大单元的增益。
6.根据权利要求1所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述机载数据终端包括与所述机载天线依次电连接的机载信道组合单元和机载基带，所述机载信道组合单元包括机载功率放大单元和机载低噪声放大单元；
机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道设置机载收阻滤波器，机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道设置机载发阻滤波器，所述机载收阻滤波器用于进行机载数据终端高速数据传输链路的f2频段发送信道收阻滤波以防止提高所述机载数据终端接收f1频段信号的接收底噪，所述机载发阻滤波器用于进行机载数据终端低速组网测控链路的f1频段接收信道发阻滤波以避免机载数据终端高速数据传输链路的功放发射信号f2频段的带外泄漏使所述机载数据终端在f1频段的接收信道饱和。
7.根据权利要求6所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述机载收阻滤波器的带外抑制LpAT为：
LpAT＝N0A+AAP-(k+TA)dBc；
其中，N0A dBm/Hz为所述机载数据终端的发射端在f2频段的输出底噪，AAP dB为所述机载数据终端的发射端功率放大单元放大增益，(k+TA)dBm/Hz为所述机载数据终端接收f1频段处的噪声密度。
8.根据权利要求7所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述机载天线包括f1频段天线和f2频段天线，且所述f1频段天线和所述f2频段天线均为独立天线时，所述机载收阻滤波器f2频段发射通道的带外抑制L′pAT为：
L′pAT＝N0A+AAP-LAA1-(k+TA)dBc；
其中，LAA1 dB为所述f1频段天线和所述f2频段天线之间的距离造成等效衰减。
9.根据权利要求6所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述机载发阻滤波器的带外抑制LpAR为：
LpAR＝(PA–LAA2-(P-1-AAL))dBc；
其中，PA为机载数据终端高速数据传输链路的功率放大单元发射通道在f2频段的带外泄漏，LAA2 dB为所述f1频段天线和所述f2频段天线因距离造成的等效衰减，(PA–LAA2)dBm为所述机载功率放大单元在f2频段发射信号接收到的低噪输入，P-1dBm为所述机载数据终端的ADC模数采样单元输入，AAL为所述机载低噪声放大单元的增益。
10.根据权利要求9所述的一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法，其特征在于：所述机载数据终端在f1频段接收所述地面数据终端的上行低速组网测控链路信号时，经过所述机载低噪声放大单元放大后的信号功率为：(PG+GG-LD2+GA+AAL)dBm，其中，PG为所述地面功率放大单元的输出，GG为所述地面天线的增益，LD2为地空链路在f1频段空间衰减，GA所述机载天线的增益，AAL为所述机载低噪声放大单元的增益。
CN202210914925.1A 2022-08-01 2022-08-01 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法 Pending CN115550875A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210914925.1A CN115550875A (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210914925.1A CN115550875A (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115550875A true CN115550875A (zh) 2022-12-30

Family

ID=84724343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210914925.1A Pending CN115550875A (zh) 2022-08-01 2022-08-01 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115550875A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115882933A (zh) * 2023-03-02 2023-03-31 四川腾盾科技有限公司 一种控制面和数据面分离无人机卫星通信系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080031552A (ko) * 2006-10-04 2008-04-10 삼성전자주식회사 다중 안테나 시스템에서 선택적 안테나 할당을 통한하이브리드 듀플렉스 복잡도 감소 장치 및 방법
CN101197655A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 大唐移动通信设备有限公司 时分双工结合频分双工的通信方法和通信设备
CN103368638A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种用于深空探测器的测控通信系统及方法
CN105766046A (zh) * 2015-04-01 2016-07-13 深圳市大疆创新科技有限公司 一种通信方法、无人飞行器以及无人飞行器控制装置
CN109756244A (zh) * 2019-03-28 2019-05-14 河南九乾电子科技有限公司 针对数据传输非对称性的无人机数据链系统架构装置
CN111293436A (zh) * 2020-03-27 2020-06-16 成都华芯天微科技有限公司 一种收发频分全双工共口径相控阵天线
CN113992318A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 西安科工电子科技有限公司 一种弹载数据链系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080031552A (ko) * 2006-10-04 2008-04-10 삼성전자주식회사 다중 안테나 시스템에서 선택적 안테나 할당을 통한하이브리드 듀플렉스 복잡도 감소 장치 및 방법
CN101197655A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 大唐移动通信设备有限公司 时分双工结合频分双工的通信方法和通信设备
CN103368638A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种用于深空探测器的测控通信系统及方法
CN105766046A (zh) * 2015-04-01 2016-07-13 深圳市大疆创新科技有限公司 一种通信方法、无人飞行器以及无人飞行器控制装置
CN109756244A (zh) * 2019-03-28 2019-05-14 河南九乾电子科技有限公司 针对数据传输非对称性的无人机数据链系统架构装置
CN111293436A (zh) * 2020-03-27 2020-06-16 成都华芯天微科技有限公司 一种收发频分全双工共口径相控阵天线
CN113992318A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 西安科工电子科技有限公司 一种弹载数据链系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115882933A (zh) * 2023-03-02 2023-03-31 四川腾盾科技有限公司 一种控制面和数据面分离无人机卫星通信系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2951968B1 (en) Wideband remote unit for distributed antenna system
CN108173589A (zh) 一种适用于深空探测的小卫星测控系统及方法
CN109274617B (zh) 一种同时同频全双工测控应答机
CN102711151A (zh) 智能数字无线直放站的控制方法及智能数字无线直放站
CN115550875A (zh) 一种无人集群组网测控的链路参数匹配方法
CN115037347A (zh) 一种双频段卫星通信模拟转发器
CN207442845U (zh) 一种新型多频段无线宽带直放站
US5828335A (en) Spacecraft communication channel power control system
CN101359955A (zh) 一种直放站及其干扰信号消除方法
CN207251924U (zh) 一种上下行链路不平衡的自适应系统
CN105933014A (zh) 一种用于终端设备的信号发射系统、方法和终端设备
CN101742631A (zh) 一种解决移动体覆盖的直放站及其控制方法
JP3742372B2 (ja) 逆方向リンクの干渉を抑制する建物内の無線通信システム及びその方法
KR20130078889A (ko) 긴급재난재해 이동통신 시스템
CN106411386B (zh) 一种全频段直放站
US10461839B2 (en) Digital repeater system
EP0991198B1 (en) Transmitter/Receiver apparatus with an antenna for use of both signal transmission and reception
KR102562967B1 (ko) 무인기에 탑재된 제어 및 페이로드 통신을 위한 장치 및 그 방법
CN206629056U (zh) 无人机通信收发模块
CN111131103B (zh) 一种多模信号干扰消除方法和系统
CN113078941B (zh) 一种具有中继功能的机载通信系统及方法
CN217985079U (zh) 一种uhf频段卫星通信模拟转发器
CN214675150U (zh) 一种支持4g/5g双模无线中继装置
KR102277823B1 (ko) 조종통제 데이터링크용 송수신 장치 및 그 구동 방법
CN221010118U (zh) 一种卫星通信系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination