CN203658825U - 无人机遥控遥测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种无人机遥控遥测系统，该无人机遥控遥测系统包括：至少两架无人机，该至少两架无人机中的每架无人机包括跳频发射模块和扩频接收模块；地面控制站，该地面控制站包括跳频接收模块和扩频发射模块。本实用新型实施例中，地面控制站与无人机之间利用扩频技术进行上行通信，利用跳频技术进行下行通信，从而实现了地面控制站同时控制多架无人机，且扩频、跳频技术的采用提高了整个通信系统的抗干扰能力。

Description

无人机遥控遥测系统

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，并且更为具体地，涉及一种无人机遥控遥测系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机的应用也越来越广泛。由于无人机具有无人驾驶、体积小、机动性好等特点，特别适合执行侦查等任务。

传统的无人机遥控遥测系统是单载波系统，地面控制站通常只能同时控制一架无人机，且该系统的抗干扰能力差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种无人机遥控遥测系统，以达到地面控制站同时控制多架无人机的目的，且提升系统的抗干扰能力。

第一方面，提供一种无人机遥控遥测系统，包括：至少两架无人机，所述至少两架无人机中的每架无人机包括跳频发射模块和扩频接收模块；地面控制站，所述地面控制站包括跳频接收模块和扩频发射模块，其中所述跳频接收模块接收所述跳频发射模块发射的跳频信号，并获取承载于所述跳频信号中的遥测数据，所述扩频发射模块向所述每架无人机发射扩频信号，以便所述每架无人机通过所述扩频接收模块接收所述扩频信号，并获取承载于所述扩频信号中的遥控数据。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述跳频发射模块包括：基带跳频板、跳频发射射频通道和机载功放单元，且所述基带跳频板、所述跳频发射射频通道以及所述机载功放单元依次电连接；所述扩频接收模块包括：机载低噪声放大器、扩频接收射频通道和基带解扩板，且所述机载低噪声放大器、所述扩频接收射频通道以及所述基带解扩板依次电连接。

结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述扩频发射模块包括：基带扩频板、扩频发射射频通道和地面功放单元，且所述基带扩频板、所述扩频发射射频通道以及所述地面功放单元依次电连接；所述跳频接收模块包括：地面低噪声放大器、跳频接收射频通道和基带解跳模块，且所述地面低噪声放大器、所述跳频接收射频通道以及所述基带解跳模块依次电连接。

结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述跳频发射模块还包括：视频编码板，且所述视频编码板与所述基带跳频板电连接。

结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述每个无人机还包括：第一双工器和第一天线，其中所述第一双工器与所述机载功放单元、所述机载低噪声放大器电连接以及所述第一天线电连接；所述地面控制站还包括：第二双工器和第二天线，其中所述第二双工器与所述地面低噪声放大器、所述地面功放单元以及所述第二天线电连接。

结合第一方面或其上述实现方式的任一种，在第一方面的另一种实现方式中，所述至少两架无人机为四架无人机。

本实用新型实施例中，地面控制站与无人机之间利用扩频技术进行上行通信，利用跳频技术进行下行通信，从而实现了地面控制站同时控制多架无人机，且扩频、跳频技术的采用提高了整个通信系统的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的无人机遥控遥测系统的示意性框图。

图2是本实用新型实施例的无人机机载终端的示意性框图。

图3是本发明实施例的跳频数据帧结构的一个例子的示意图。

图4是本实用新型实施例的地面控制站的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例的无人机遥控遥测系统的示意性框图。图1的无人机遥控遥测系统10包括：

至少两架无人机20，至少两架无人机20中的每架无人机包括跳频发射模块21和扩频接收模块22；

地面控制站30，地面控制站30包括跳频接收模块31和扩频发射模块32，其中跳频接收模块31接收跳频发射模块21发射的跳频信号，并获取承载于跳频信号中的遥测数据，扩频发射模块32向每架无人机20发射扩频信号，以便每架无人机20通过扩频接收模块22接收扩频信号，并获取承载于扩频信号中的遥控数据。

本实用新型实施例中，地面控制站与无人机之间利用扩频技术进行上行通信（上行指从地面控制站到无人机），利用跳频技术进行下行通信，从而实现了地面控制站同时控制多架无人机，且扩频、跳频技术的采用提高了整个通信系统的抗干扰能力。

跳频发射模块21和扩频接收模块22共同组成了无人机20的机载通信终端，该机载通信终端将无人机20的飞行状态、任务载荷等遥测和图像信息采集后，通过无线发射机天线发射电磁波信号，发射信号的频率可根据用户需要配置，地面控制站30通过天线接收到发射来的无线信号后，经过同步接收得到遥测和图像数据信息，并且按照规定的格式显示。在本实用新型中，无人机20向地面控制站30发送的无线信号可以是经过跳频技术处理的信号。

地面控制站30将飞行控制、任务载荷配置、航线规划等遥控数据，通过无线发射机天线发射电磁波信号，无人机20的机载通信终端通过天线接收后，变换为遥控指令、载荷配置等数据信息，发送给无人机20及相关设备，完成飞机的遥控。在本实用新型中，地面控制站30向无人机20发送的无线信号可以是经过扩频技术处理的信号。

如图2所示，上述跳频发射模块21可包括：基带跳频板23、跳频发射射频通道24和机载功放单元25，且基带跳频板23、跳频发射射频通道24以及机载功放单元25依次电连接；扩频接收模块22可包括：机载低噪声放大器26、扩频接收射频通道27和基带解扩板28，且机载低噪声放大器26、扩频接收射频通道27以及基带解扩板28依次电连接。

进一步地，每个无人机20还可包括：第一双工器40和第一天线41，其中第一双工器40与机载功放单元25、机载低噪声放大器26电连接以及第一天线电连接。

具体地，基带跳频板23完成图像信息和遥测信息的复接、分组成帧（帧结构可如图3所示）、基带调制、跳频等，形成的跳频信号送往跳频发射射频通道24，该基带跳频板23主要由数据复接单元、跳频单元、调制单元等组成。跳频发射射频通道24将基带跳频信号上变频到设定的射频频率送往机载功放单元25，该跳频发射射频通道24主要包括正交上变频器，射频匹配器等。机载功放单元25将收到的射频信号放大到需要的功率并送往第一双工器40。

可选地，跳频发射模块21还包括：视频编码板29，且视频编码板29与基带跳频板23电连接。视频编码板29完成无人机任务载荷信息（如图像信息）的编码、压缩等，压缩编码后的信息送到基带跳频板23，主要由数据采集单元、压缩编码单元、接口匹配单元等组成。

在下行遥测链路（无人机向地面控制站发送遥测数据的链路）中：跳频单元由正交调制器、DDS（Direct Digital Synthesizer，直接数字合成器，）跳频源、跳频图案产生单元、跳频同步单元等组成。发射端由基带过来的IQ（In-phase Quadrature，同相正交）两路信号经过DA转换器，正交调制器并上变频到350MHz后，经过滤波放大送入射频发射模块。DDS跳频源的频率由跳频图案产生单元设置，跳频信号频率范围是120MHz±3.75MHz。跳频图案产生单元产生跳频序列并转换为DDS所需的频率控制字。跳频信号经过滤波放大后送给射频倍频器进行倍频放大。接收端解调器本振信号由本地DDS产生。跳频同步单元完成本地跳频序列与接收到的跳频信号的同步，并产生频率控制字控制DDS输出同步的本振频率，输出频率范围120MHz±3.75MHz。

如图4所示，上述扩频发射模块32可包括：基带扩频板33、扩频发射射频通道34和地面功放单元35，且基带扩频板33、扩频发射射频通道34以及地面功放单元35依次电连接；跳频接收模块31可包括：地面低噪声放大器36、跳频接收射频通道37和基带解跳模块38，且地面低噪声放大器36、跳频接收射频通道37以及基带解跳模块38依次电连接。

地面控制站30还包括：第二双工器50和第二天线51，其中第二双工器50与地面低噪声放大器36、地面功放单元35以及第二天线51电连接。

可选地，跳频接收模块31还可包括：视频解码板39。

具体地，基带扩频板33实现遥控信号的扩展频谱、调制等。扩频发射射频通道34将基带扩频信号上变频到设定的射频频率送往地面功放单元35，该基带扩频板33主要包括正交上变频器，射频匹配器等。地面功放单元35将收到的扩频射频信号放大到需要的功率并送往第二双工器50。跳频接收射频通道37接收跳频信号，并下变频到基带送入基带解跳板38。基带解跳板38完成跳频同步、解跳和数据解帧，输出连续的基带数据，一路输出遥测信息，一路输出送往视频解码板39。视频解码板39完成图像信息解码、拼接，输出数字图像信息。

在上行遥控链路（地面控制站向无人机发送遥控数据的链路）中：首先进过正交解调，本地载波NCO对准初始频率估计值，将中频信号解调为基带信息，使产生的信号对准一个频率点搜索，启动FFT（Fast FourierTransformation，快速傅里叶变换）捕获环路，可以做1024点FFT变换，将变换结果和存在ROM（Read-Only Memory，只读存储器）内的本地伪码的FFT共轭相乘，再做IFFT，通过比较所有的相关峰值，找出其最大值，若最大值大于设定的检测门限，则表明信号捕获，给出信号所在位置的码相位和载频，进入信号跟踪阶段。如果最大值小于门限，则表明信号未捕获，通过控制逻辑改变载频频差，重复上述过程。

可选地，作为另一个实施例，上述至少两架无人机可以为四架无人机。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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）执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种无人机遥控遥测系统，其特征在于，包括：

至少两架无人机，所述至少两架无人机中的每架无人机包括跳频发射模块和扩频接收模块；

地面控制站，所述地面控制站包括跳频接收模块和扩频发射模块，其中所述跳频接收模块接收所述跳频发射模块发射的跳频信号，并获取承载于所述跳频信号中的遥测数据，所述扩频发射模块向所述每架无人机发射扩频信号，以便所述每架无人机通过所述扩频接收模块接收所述扩频信号，并获取承载于所述扩频信号中的遥控数据。

2.如权利要求1所述的无人机遥控遥测系统，其特征在于，

所述跳频发射模块包括：基带跳频板、跳频发射射频通道和机载功放单元，且所述基带跳频板、所述跳频发射射频通道以及所述机载功放单元依次电连接；

所述扩频接收模块包括：机载低噪声放大器、扩频接收射频通道和基带解扩板，且所述机载低噪声放大器、所述扩频接收射频通道以及所述基带解扩板依次电连接。

3.如权利要求1所述的无人机遥控遥测系统，其特征在于，

所述扩频发射模块包括：基带扩频板、扩频发射射频通道和地面功放单元，且所述基带扩频板、所述扩频发射射频通道以及所述地面功放单元依次电连接；

所述跳频接收模块包括：地面低噪声放大器、跳频接收射频通道和基带解跳模块，且所述地面低噪声放大器、所述跳频接收射频通道以及所述基带解跳模块依次电连接。

4.如权利要求1-3中任一项所述的无人机遥控遥测系统，其特征在于，

所述跳频发射模块还包括：视频编码板，且所述视频编码板与所述基带跳频板电连接。

5.如权利要求1-3中任一项所述的无人机遥控遥测系统，其特征在于，

所述每个无人机还包括：第一双工器和第一天线，其中所述第一双工器与所述机载功放单元、所述机载低噪声放大器电连接以及所述第一天线电连接；

所述地面控制站还包括：第二双工器和第二天线，其中所述第二双工器与所述地面低噪声放大器、所述地面功放单元以及所述第二天线电连接。

6.如权利要求1-3中任一项所述的无人机遥控遥测系统，其特征在于，所述至少两架无人机为四架无人机。

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