CN208001280U - 一种飞行器数据链系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种飞行器数据链系统，该系统包括机载端和地面端；机载端接收飞行器发送的遥测数据和图像数据，将图像数据进行编码以后和遥测数据组帧，并通过无线通信的方式将组帧以后的数据传输到地面端，地面端接收到数据以后，将数据进行解帧得到遥测数据和图像数据，并将图像数据进行解码以后输出到显示器上。该飞行器数据链系统能够高效稳定的传输数据和图像，并且占用带宽较小输出稳定，误码率低，传输延迟小，具有较高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机领域，具体为一种飞行器数据链系统，具有较好的图像传输能力和数据传输功能，且传输稳定的数据链系统。
背景技术
目前，数据链系统用于飞行器与地面设备之间进行直接通信，主要工作内容为将飞行器采集到的视频信息和遥测信息传至地面端，地面端将控制信息传至机载端，数据链还带有图像编解码功能。飞行器飞行高度50m～200m，飞行半径5km，飞行速度＜35m/s。在飞行过程中该飞行器主要为平飞，俯仰角范围±20°，滚转角范围±35°，飞行过载小于10g,各节点数据链主要由天线部分、射频模块、信号处理机三部分组成。天线完成射频信号的收发功能，射频模块分发射与接收模块，完成信号的上、下变频和功率放大，信号处理机完成对数据的加密、解密、编码、解码、调制、解调等功能。
现有的数据链系统只能单一的进行传输图像传输或数据传输，而且传输不稳定。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种具有较好的图像传输能力和数据传输功能，且传输稳定、延迟小的数据链系统。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种飞行器数据链系统，包括相交互的地面端和机载端；
机载端包括依次连接的数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块；
数模转换模块将接收的图像的模拟信号转化为数字信号并传送至编码模块；编码模块对数字信号进行编码，将得到编码数据传送至FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块接收遥测数据和编码数据并进行组帧和调制后输送基带信号至变频模块；变频模块将接收的基带信号上变频后得到射频信号并传送至射频模块，射频模块将接收的的射频信号传送至地面端；
地面端包括依次连接射频模块、变频模块、FPGA信号处理模块和编解码模块；
射频模块接收机载端的射频信号，并将该射频信号传送至变频模块；变频模块将接收的射频信号下变频后得到基带信号并传送至FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块对基带信号进行解调和解帧，将得到的遥测数据输送至上位机，同时将得到的编码数据输送至编解码模块；编解码模块对编码数据进行解码，并将得到数字信号传输给显示器。
优选的，还包括电源转换模块，所述地面端和机载端上均设置有电源转换模块，用于将电源输入的电压转化为数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块所需要的工作电压。
优选的，所述电源转化模块包括串联的DC/DC转换器和LDO低压差线性稳压器；所述DC/DC转换器与电源连接，LDO低压差线性稳压器分别与数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块连接。
优选的，所述FPGA信号处理模块通过RS422通信接口与上位机进行通讯。
优选的，所述编解码模块通过RS232通信接口与上位机进行通讯。
优选的，所述编解码模块采用H.264方式对图像的数字信号进行编码或解码。
优选的，还包括天线，所述射频模块通过SMA连接器与天线连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本使用新型提供一种飞行器数据链系统，该系统包括机载端和地面端；FPGA信号处理模块接收的遥测数据和图像的编码数据进行调制，这种调制方式具有占用带宽小，抗干扰能力强，传输速率快的特点，调制好以后的信号输送基带信号至集成芯片AD9361，由于AD9361高度集成了AD、DA、和上下变频模块，大大减小了系统的体积，并能够将基带信号转换成模拟信号以后再经过上变频得到射频信号并传送至射频模块，射频模块将接收的射频信号传送至地面端；地面端将接收射频信号经过集成芯片AD9361转换成基带信号传输至FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块对基带信号进行解调和解帧，将得到的遥测数据输送至上位机，将得到的图像的编码数据输送至编解码模块，编解码模块对编码数据进行解码后传输给显示器。
该飞行器数据链系统能够高效、稳定地传输数据和图像，占用带宽较小输出稳定，误码率低，传输延迟小，而且该系统结构体积小。
附图说明
图1为本实用新型地面端的结构框图；
图2为本实用新型机载端的结构框图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
本实用新型提供了一种飞行器数据链系统，包括相交互机载端和地面端。
机载端包括电源转换模块和依次连接的数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块，数模转换模块与无人机上的摄像头连接。
数模转换模块采用TVP5146芯片，数模转换模块接收飞行器摄像头拍摄的图像的模拟信号，将接收的图像的模拟型号转换为数字信号后传输至编解码模块；编解码模块采用DM368的集成芯片，编解码模块采用H.264方式对接收的图像的数字信号进行编码，并将编码后的数字信号传输至FPGA信号处理模块；
FPGA信号处理模块采用赛灵思7系的FPGA芯片，FPGA信号处理模块接收编码后的数字信号，同时通过RS422方式与上位机通讯，接收上位机发送的遥测数据，并将数字信号和遥测数据进行组帧和采用GMSK(高斯最小频移键控)方式调制，得到基带信号并输送至变频模块，RS422芯片还连接21针接插件连接器，用于和上位机连接；
变频模块对接收的基带信号上变频后得到射频信号，并将射频信号传输给射频模块；射频模块通过SMA连接器与天线连接，天线将射频信号发送至地面端。
地面端包括壳体以及安装在壳体内部且依次连接的射频模块、变频模块、FPGA信号处理模块和编解码模块。
射频模块通过SMA连接器与天线连接，射频模块通过天线接收机载端发送的基带信号，并传输至变频模块；变频模块对接收的射频信号下变频，得到基带信号并传输给FPGA信号处理模块。
FPGA信号处理模块采用赛灵思7系的FPGA芯片，FPGA信号处理模块将接收的基带信号进行解调和解帧后得到遥测数据和图像的编码数据，FPGA信号处理模块通过RS422芯片传送至上位机，同时将图像的编码数据传送给编解码模块，RS422芯片还连接21针接插件连接器，用于和上位机连接。
编解码模块采用DM368的集成芯片，编解码模块采用H264方式对接收的编码数据进行解码，得到图像的数字信号并通过TV_OUT输出至显示器，编解码模块还连接有RS232芯片，实现与上位机通讯，RS232芯片与J30J-21TJL21针接连接器，用于和上位机连接。
机载端和地面端均连接有电源转换模块，电源模块用于对电源输入的5V电源转化为数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块所需要的工作电压；电源转化模块包括DC/DC转换器和LDO低压差线性稳压器，DC/DC转换器输入端与电源连接，输出端与LDO低压差线性稳压器连接，LDO低压差线性稳压器连接分别与数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块连接。
地面终端通过无线通信发送控制指令到机载终端，用来控制飞行器。
FPGA信号处理模块是采用A7系列的FPGA和集成芯片AD9361，A7是赛灵思7系FPGA的新产品，具有封装小，资源多的特点，适合设备的小型化应用，AD9361是一款高度集成的射频捷变器，内部集成AD、DA、锁相环、滤波器、正交调制器等器件，可以实现基带信号数字信号到射频模拟信号的转化，AD9361的封装也比较小，大大缩减了机载端和地面端的体积。
本实用新型具有较好的图像传输能力，同时兼顾数据传输功能，具有传输稳定、延迟小的特点。适合于多种测试方式。
产品在静态环境中通信试验，两个通信模块采用射频线进行连接，可以同时实现机载设备和地面设备间的数据和图像传输。
产品在动态环境中通信试验，两个通信模块采用天线进行通信连接，在较远距离内也能实现设备之间的通信。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种飞行器数据链系统，其特征在于，包括相交互的地面端和机载端；是啊
机载端包括依次连接的数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块；
数模转换模块将接收的图像的模拟信号转化为数字信号并传送至编码模块；编码模块对数字信号进行编码，将得到编码数据传送至FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块接收遥测数据和编码数据并进行组帧和调制后输送基带信号至变频模块；变频模块将接收的基带信号上变频后得到射频信号并传送至射频模块，射频模块将接收的的射频信号传送至地面端；
地面端包括依次连接射频模块、变频模块、FPGA信号处理模块和编解码模块；
射频模块接收机载端的射频信号，并将该射频信号传送至变频模块；变频模块将接收的射频信号下变频后得到基带信号并传送至FPGA信号处理模块；FPGA信号处理模块对基带信号进行解调和解帧，将得到的遥测数据输送至上位机，同时将得到的编码数据输送至编解码模块；编解码模块对编码数据进行解码，并将得到数字信号传输给显示器。
2.根据权利要求1所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，还包括电源转换模块，所述地面端和机载端上均设置有电源转换模块，用于将电源输入的电压转化为数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块所需要的工作电压。
3.根据权利要求2所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，所述电源转化模块包括串联的DC/DC转换器和LDO低压差线性稳压器；所述DC/DC转换器与电源连接，LDO低压差线性稳压器分别与数模转换模块、编解码模块、FPGA信号处理模块、变频模块和射频模块连接。
4.根据权利要求1所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，所述FPGA信号处理模块通过RS422通信接口与上位机进行通讯。
5.根据权利要求1所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，所述编解码模块通过RS232通信接口与上位机进行通讯。
6.根据权利要求1所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，所述编解码模块采用H.264方式对图像的数字信号进行编码或解码。
7.根据权利要求1所述一种飞行器数据链系统，其特征在于，还包括天线，所述射频模块通过SMA连接器与天线连接。
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Denomination of utility model: An aircraft data link system Effective date of registration: 20211014 Granted publication date: 20181023 Pledgee: Xi'an Science and Technology Financial Service Center Co.,Ltd. Pledgor: XI'AN STANDARD INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021610000260 |
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