CN203466920U - 一种基于tdma+tdd制式的高速图传通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于TDMA+TDD制式的高速图传通信系统，包括分别与机载天线（1）及摄像机（4）相连的图传机载电台（3），和分别与地面站天线（2）和监视器（6）相连的图传地面站电台（5），图传机载电台（3）与图传地面站电台（5）通过机载天线（1）和地面站天线（2）完成相互通讯。该系统硬件结构体积小，集成度高，频谱利用率高，满足双向点对点、组网多功能通信需求，更加满足日新月异当前航天通信需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高速图传通信系统，特别是涉及一种基于TDMA+TDD制式的高速图传通信系统。
背景技术
航空电子技术的发展，尤其是无人侦察机、无人攻击机、战斗机的发展，使得高速图像传输技术得到了极大发展，地面操作人员的大多数指控行为均是根据回传的高清实时视频图像来做出判断。所以说，高速图传通信系统是无人机或其它无人飞行器的眼睛。
图像、话音、数据业务的双向传输是高速图传通信系统（以下简称图传系统）的关键技术。现有图传系统大多数只支持单向视频数据流传输，或者依靠频分双工（Frequency Division Duplexing，FDD）制式实现视频、数据的双向传输，频谱利用率与天线利用率较低。以一个简单的双发单收系统为例，发送方需要4根天线（2发送，2根接收），接收方也需要4根天线才能完成该系统的双向通信。此类图传系统硬件复杂、成本较高，同时频谱利用率较低。
时分双工（Time Division Duplexing ，TDD）技术，传输时间以时隙来分配，用户发送信息按时间进行循环；主机与从机上下行帧通信结构为固定时隙；在给定时隙内发送的有效数据长度依据包长确定，无效数据为全0。TDD制式的双向通信能力，同一套设备同时支持视频（可见光、红外）、图片、SAR信号的下行传输，也支持反向测控数据等低速数据业务的上行传输。
时分多址（TDMA）技术既可实现1对1点对点通信，也可1对多、多对多的组网通信。而不管系统内存在多少台设备，单个设备只需要配备一副天线在一个频率上即可实现双向、组网通信。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种硬件简单、成本较低，同时频谱利用率较高的基于TDD制式的高速图传通信系统。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于TDMA+TDD制式的高速图传通信系统，包括分别与机载天线1及摄像机4相连的图传机载电台3 ，和分别与地面站天线2和监视器6相连的图传地面站电台5，图传机载电台3与图传地面站电台5通过机载天线1和地面站天线2完成相互通讯。
作为优选，所述图传机载电台3包括第一中频模块和第一射频模块；所述第一中频模块包括第一电源底板311、第一图像处理板312和第一FPGA信号处理板313；所述第一射频模块包括第一接收机模块321、第一频综模块322和第一功放模块323；所述摄像机4、第一图像处理模板312、第一FPGA信号处理板313、第一接收机模块321、第一功放模块323和机载天线1依次相连；所述第一频综模块322分别与第一接收机模块321和第一功放模块323相连。
作为优选，所述图传地面站电台5包括第二中频模块和第二射频模块；所述第二中频模块包括第二电源板511、第二图像处理板512和第二FPGA信号处理板513；所述第二射频模块包括第二接收机模块521、第二频综模块522和第二功放模块523；所述地面站天线2、第二功放模块523、第二接收机机模块521、第二FPGA信号处理板513、第二图像处理板512和监视器6依次相连；所述第二频综模块522与第二功放模块523和第二接收机机模块521分别相连。
作为优选，至少需要两个所述的图传机载电台3及与其对应的机载天线1和摄像机4实现TDMA组网。
作为优选，所述摄像机4为CCD摄像机。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：基于现有技术中的TDMA+TDD技术，满足多功能、高性能、高速率、体积小、重量轻的特点，单个设备只需要配备一副天线在一个频率上即可实现双向点对点或组网通信。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本发明其中一实施例的图传机载电台结构示意图。
图3为图2所示实施例的图传地面站电台结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排除的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，一种基于TDMA+TDD制式的高速图传通信系统，包括分别与机载天线1及摄像机4相连的图传机载电台3 ，和分别与地面站天线2和监视器6相连的图传地面站电台5，图传机载电台3与图传地面站电台5通过机载天线1和地面站天线2完成相互通讯。
从硬件复杂度和系统稳定性考虑，图传系统中频、基带信号处理模块改用单片、低功耗FPGA实现。为避免通信冲突，同时能实现图传地面站电台5图传机载电台3之间实现点对点或一对多或多对多组网图传通信，与其中图传机载电台3与图传地面站电台5通过时分双工TDMA+TDD制式实现图像与指控信息上下行传输。下行主要用于传输视频、图片等信息给地面站，上行用于指控命令等低速数据业务的传送，从而实现地空间的双向点对点或组网通信。
至少需要两个所述的图传机载电台3及与其对应的机载天线1和摄像机4实现TDMA组网。
电台有两种工作状态：接收和发射。接收时，对天线信号进行接收解调处理，产生解调信号；发射时，将图像、控制信号进行调制，产生射频信号并通过天线发射出去。
发射工作状态时，如图2所示，所述图传机载电台3包括第一中频模块和第一射频模块；所述第一中频模块包括第一电源底板311、第一图像处理板312和第一FPGA信号处理板313；所述第一射频模块包括第一接收机模块321、第一频综模块322和第一功放模块323；所述摄像机4、第一图像处理模板312、第一FPGA信号处理板313、第一接收机模块321、第一功放模块323和机载天线1依次相连；所述第一频综模块322分别与第一接收机模块321和第一功放模块323相连。
所述摄像机4为CCD摄像机。
在本具体实施例中，来自CCD（摄像机4）的音视频信号与串口的控制命令送入第一图像处理板312，该组件对视频信号进行AD采样、压缩、组帧、优化处理后传输到第一FPGA信号处理板313；第一FPGA信号处理板313对压缩后的视频信号进行调制，产生70MHz中频信号；已调制的发射中频信号在第一接收机模块321内上变频到相应工作频率（450MHz），并传输到第一功放模块323；第一功放模块323对该信号进行放大和滤波处理后通过第一收发天线1发射出去；第一频综模块322产生本振频率信号给第一接收机模块321和第一功放模块323。
接收工作状态时，如图3所示，所述图传地面站电台5包括第二中频模块和第二射频模块；所述第二中频模块包括第二电源板511、第二图像处理板512和第二FPGA信号处理板513；所述第二射频模块包括第二接收机模块521、第二频综模块522和第二功放模块523；所述地面站天线2、第二功放模块523、第二接收机机模块521、第二FPGA信号处理板513、第二图像处理板512和监视器6依次相连；所述第二频综模块522与第二功放模块523和第二接收机机模块521分别相连。
在本具体实施例中，外部信号通过地面站天线2传输到第二功放模块523，经收发开关后送到第二接收机模块521；第二接收机模块521对接收信号进行选频放大后，与第二频综模块522产生的本振信号混频，进行下变频处理，然后输出接收的70MHz中频信号；该中频信号送到第二FPGA信号处理板513进行AD采样、解调处理；解调输出的基带数据送入DSP第二图像处理板512进行解压缩，恢复为图像格式，送入监视器6显示。
图传机载电台3与图传地面站电台5均由中频模块与射频模块两大部分组成。其中中频模块内部集成了电源底板、FPGA信号处理板和图像处理板，射频模块内部集成了接收机模块、频综模块和功放模块。
且该系统图像处理模块不仅提供一路BNC（复合视频）输入输出接口，而且提供一个串口和一个网口。通过网口直接输出至上位机，实时显示两幅图像及控制信息。
电源板提供射频模块68芯接口、中频板连接接口、外部电源与控制盒输入接口、同时输出电台各模块所需电压（包含+5V，+12V，+27V）。
FPGA信号处理板实现QPSK、MSK调制解调、数字上下变频、A/D、D/A、TDMA上层协议、图像处理SPI接口协议、图像处理板5V供电等。
图像处理板完成图像视频信号的A/D、D/A转换、视频压缩、FPGA信号处理板SPI接口、解压缩、外部数据RS232通信接口、RJ45网口。
接收机模块接收状态下，产生中频70MHz输出信号；发射状态下，处理FPGA板产生的70MHz中频信号，产生发射激励信号。
频综模块生成基准频率信号，产生本振频率信号。
功放模块完成收/发切换、对激励信号进行功率放大。
本实用新型所述技术方案中，采用的软件控制方法都是利用现有技术中硬件模块本身所具有的特性和控制实现方法，重点在于基于现有技术控制方法思想所组成的硬件系统，来达到本实用新型硬件结构体积小，集成度高，频谱利用率高，满足多功能需求的目的。
Claims (5)
1.一种基于TDMA+TDD制式的高速图传通信系统，其特征在于：包括分别与机载天线（1）及摄像机（4）相连的图传机载电台（3） ，和分别与地面站天线（2）和监视器（6）相连的图传地面站电台（5），图传机载电台（3）与图传地面站电台（5）通过机载天线（1）和地面站天线（2）完成相互通讯。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述图传机载电台（3）包括第一中频模块和第一射频模块；所述第一中频模块包括第一电源底板（311）、第一图像处理板（312）和第一FPGA信号处理板（313）；所述第一射频模块包括第一接收机模块（321）、第一频综模块（322）和第一功放模块（323）；所述摄像机（4）、第一图像处理模板（312）、第一FPGA信号处理板（313）、第一接收机模块（321）、第一功放模块（323）和机载天线（1）依次相连；所述第一频综模块（322）分别与第一接收机模块（321）和第一功放模块（323）相连。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述图传地面站电台（5）包括第二中频模块和第二射频模块；所述第二中频模块包括第二电源板（511）、第二图像处理板（512）和第二FPGA信号处理板（513）；所述第二射频模块包括第二接收机模块（521）、第二频综模块（522）和第二功放模块（523）；所述地面站天线（2）、第二功放模块（523）、第二接收机机模块（521）、第二FPGA信号处理板（513）、第二图像处理板（512）和监视器（6）依次相连；所述第二频综模块（522）与第二功放模块（523）和第二接收机机模块（521）分别相连。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：至少需要两个所述的图传机载电台（3）及与其对应的机载天线（1）和摄像机（4）实现TDMA组网。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述摄像机（4）为CCD摄像机。
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