CN211979869U - 一种机载无人机编队飞行通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机载无人机编队飞行通信系统，包括L频段双频收发天线、收发单元、基带处理单元和机上计算机，所述收发单元包括接收信道和发射信道。所述接收信道包括L波段腔体滤波器、LNA低噪声放大器、射频收发模块和DDS本振，射频收发模块采用零中频模式，用于调整噪声系数、信号放大增益及动态指标，同时能够对干扰信号和镜频信号进行抑制，防止信号失真。本实用新型提供的一种机载无人机编队飞行通信系统，抗干扰能力强，能够提高无人机编队飞行系统的稳定性，实现主机与僚机的实时信息传输。
Description
技术领域
本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种机载无人机编队飞行通信系统。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操作的不载人飞机，与载人飞机相比，具有成本低，机动性好，生存能力强，使用方便，无人员伤亡风险等优点，在民用和军用领域均具有重要的应用，如搭载遥感影像设备，获取地物高清视频影像，监察安全状况，通信中继以及救灾应用等方面。
按照无人机数量来区分，可分为单个无人机和包含多个无人机的无人机编队，单个无人机的飞行通信系统较为简单，可由地面进行独立控制，或者按照自备的控制装置中预设的程序进行控制。而无人机编队中又分为主机和僚机，在进行作业任务的过程中，主机与僚机之间相互之间需要不间断地传输位置和状态信息，实时的进行相互配合，以保证动作的一致性，无人机编队由于各个无人机之间存在信号相互干扰的问题，其飞行通信系统的稳定性较差，单个无人机的飞行控制方法难以满足无人机编队的使用要求，极大影响了无人机编队飞行技术的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种机载无人机编队飞行通信系统，提高无人机编队飞行系统的稳定性，实现主机与僚机的实时信息传输，本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种机载无人机编队飞行通信系统，包括：
L频段双频收发天线，用于接收信号和发射信号；
收发单元，进行信号传递；
基带处理单元，对信号进行解扩和解调处理；
机上计算机，用于指令的发送和接收；
所述收发单元包括接收信道和发射信道，接收信道对L频段双频收发天线接收到的信号进行放大、滤波处理，然后通过变频电路将处理后的已调载波信号转换为基带信号，进行采样量化，进而传递至基带处理单元；
所述发射信道将基带处理单元处理后的综合信号做为本振源，对信号进行调制，经过滤波及功率放大后输出至L频段双频收发天线。
进一步的，还包括电源模块，提供设备所需要的电源供给。
进一步的，所述接收信道包括L波段腔体滤波器、LNA低噪声放大器、射频收发模块和DDS本振，射频收发模块用于调整噪声系数、信号放大增益及动态指标，同时能够对干扰信号和镜频信号进行抑制，防止信号失真。
进一步的，所述接收信道采用零中频模式。
进一步的，所述基带处理单元包括数模转换电路、基带处理电路、接口电路和电源电路。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供的机载无人机编队飞行通信系统，可提供多样化通信功能，如信息共享，地对空控制指令包，空对地状态信息回传，地对空地面站导航信息发送。此外，本系统还具有自组织网络功能，空中飞机编队与地面站可以快速构建自组织网络，地对空的控制指令业务链路具有一定的抗干扰能力，具有良好的电磁兼容性，可以与其他机载电子设备，如GPS设备，同时正常工作。本实用新型提供的机载无人机编队飞行通信系统还具有系统自检功能，可自动返回自检结果，实现主机、僚机与地面站之间的实时信息传输与状态纠正，通过通信参数配置与数据分析软件可以显示通信网络状态，如工作频点、链路信噪比、误码率、网络连接拓扑等，并可以配置通信网络参数和通信数据分析，用于数据链技术研究和通信网络状态监控。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型所述接收信道的原理框图；
图中，1为L频段双频收发天线、2为收发单元、3为基带处理单元、4为机上计算机、5为电源模块、6为L波段腔体滤波器、7为LNA低噪声放大器、8为射频发射模块。
具体实施方式
体现实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的描述在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
如图1所示的一种机载无人机编队飞行通信系统，包括L频段双频收发天线1、收发单元2、基带处理单元3、机上计算机4和电源模块5，所述收发单元2包括接收信道和发射信道。电源模块5用于提供设备所需要的电源供给。L频段双频收发天线1接收地面发出的指令信号，信号经LNA低噪声放大器后，经过放大、滤波等环节的处理，输送到收发单元2的接收信道。扩频后的信号在接收信道内经过变频，转换为基带信号，随后基带信号进入基带处理单元3，进行解扩和解调处理，恢复出遥控指令并输出给机上计算机4。机上计算机4发出的业务数据，如图像和数据，按照设定格式进行组帧处理变换成需要的PCM流，根据任务需求进行信道编码，进行数字调制并变换到L频段，经功率放大后通过L频段双频收发天线1无线辐射输出。
如图2所示的接收信道，包括L波段腔体滤波器6、LNA低噪声放大器7、射频收发模块8和DDS本振，L频段双频收发天线1接收到的已调载波信号首先进入L波段腔体滤波器6中进行滤波，随后经过LNA低噪声放大器7进行信号放大处理，经滤波放大后的已调载波信号被转换为基带信号，进行采样量化。射频发射模块8主要对信号的噪声系数、信号放大增益及动态等指标进行设计，同时对干扰信号和镜
频信号进行抑制，以及避免信号的失真。变频器采用零中频方式，可大大降低了系统体积和功耗，提高了系统可靠性。在本实施例中，小信号增益分两级实现：LNA低噪声放大器7增益30dB，射频收发模块8的变频增益大于73dB，本实施例选用的射频发射模块8，其AGC范围优于70dB，完全满足动态范围60dB的系统要求。
本实用新型的发射信道原理为，数字锁相环产生1630MHz～1730MHz的频率综合信号做为本振源，再将遥测扩频信号调制到1630MHz～1730MHz载波上，经过滤波及功率放大后输出至L频段双频收发天线1发射。
基带处理单元3主要包括模数转换电路、基带处理电路、接口电路和电源电路，其工作原理为，Q信号首先被送入FPGA现场可编程门阵列，完成频率捕获、相位同步、跟踪、数据解调、信道解码等基带信号处理过程后，将信息数据送到接口电路，通过RS422接口输出。如需修改射频频点，使用上位机软件通过RS422接口设置即可；同时配置信息将会存储在FLASH中，保证掉电不丢失，系统再次上电启动后将保持之前的配置结果。此外基带模块还可包括数模转换电路、冗余的RS422接口电路以及相关的测试接口，便于硬件调试以及后期的功能扩展。所述FPGAW为基带处理单元的处理平台，由数据接口单元、采集组帧单元、编译码单元、数字调制发射单元、扩频解调单元和频率控制单元组成，通过数据接口单元和采集组帧单元将输入的串口异步数据转化为遥测同步PCM流，将其插入同步头，根据协议填充内容后，组成固定长度、标准格式的遥测数据，输出PCM流；数字调制将处理好的PCM码流进行数字调制并输出至收发单元2；数字解调单元主要实现下行遥控信息的扩频解调，主要有跳频同步、载波频率和相位同步；频率控制单元主要是根据设定好的频率对收发单元的上下行信道进行控制。
其中数字解调的原理为，输入信号与本地PN序列相乘后送入数字相关器，相关器检测出相关峰峰值，送入门限检测器进行判定，当高于设定门限时判定环路锁定，此时输出同步脉冲，锁定PN码跟踪环路。本实施例的机载无人机编队飞行通信系统支持FSK/BPSK/QPSK调制，调制过程为，业务数据首先进行串并转换，随后经FSK/BPSK/QPSK调制，调制后的信号进入滤波器，滤波后进入正交调制，信号转化后输出。
除非特别限定，本实用新型所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本实用新型所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本实用新型的保护范围，本领域技术人员可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，在不脱离本实用新型精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种机载无人机编队飞行通信系统，其特征在于，包括：
L频段双频收发天线，用于接收信号和发射信号；
收发单元，进行信号传递；
基带处理单元，对信号进行解扩和解调处理；
机上计算机，用于指令的发送和接收；
所述收发单元包括接收信道和发射信道，接收信道对L频段双频收发天线接收到的信号进行放大、滤波处理，然后通过变频电路将处理后的已调载波信号转换为基带信号，进行采样量化，进而传递至基带处理单元；
所述发射信道将基带处理单元处理后的综合信号做为本振源，对信号进行调制，经过滤波及功率放大后输出至L频段双频收发天线。
2.根据权利要求1所述的一种机载无人机编队飞行通信系统，其特征在于，还包括电源模块，提供设备所需要的电源供给。
3.根据权利要求1所述的一种机载无人机编队飞行通信系统，其特征在于，所述接收信道包括L波段腔体滤波器、LNA低噪声放大器、射频收发模块和DDS本振，射频收发模块用于调整噪声系数、信号放大增益及动态指标，同时能够对干扰信号和镜频信号进行抑制，防止信号失真。
4.根据权利要求1或3所述的一种机载无人机编队飞行通信系统，其特征在于，所述接收信道采用零中频模式。
5.根据权利要求1所述的一种机载无人机编队飞行通信系统，其特征在于，所述基带处理单元包括数模转换电路、基带处理电路、接口电路和电源电路。
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| CN202020873904.6U CN211979869U (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种机载无人机编队飞行通信系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113641186A (zh) * | 2021-08-08 | 2021-11-12 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种无人机编队射频兼容性设计方法 |
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- 2020-05-22 CN CN202020873904.6U patent/CN211979869U/zh active Active
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| CN113641186A (zh) * | 2021-08-08 | 2021-11-12 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种无人机编队射频兼容性设计方法 |
| CN113641186B (zh) * | 2021-08-08 | 2023-11-28 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种无人机编队射频兼容性设计方法 |
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