CN217307686U - 一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统，包括机载图像下传子系统和地面站图像接收子系统，二者之间依靠天线完成数据通信；具体地，机载图像下传子系统包括依次电性连接的相机、FPGA控制器、数模转换器、射频发射链路、功率放大器和发射天线，且FPGA控制器还与功率放大器直接电性连接；地面站图像接收子系统包括依次电性连接的接收天线、滤波器、射频接收链路、模数转换器和FPGA控制器。机载图像下传子系统的FPGA控制器通过切换下行数据类型(缓存数据或闪存数据)实现了传输速率、传输模式的可变调节，通过改变功率放大器的放大倍数实现了传输功率的可变调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机通信技术领域，尤其是涉及一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统。
背景技术
无人机低空遥感技术在地质普查、生态监测、海洋监测、森林防火、军事斗争等领域发挥着举足轻重的作用。遥感图像传输系统主要完成遥感图像采集、传输等任务，是无人机遥感技术的重要组成部分。现有无人机图像传输系统多工作于单一图像传输速率、固定发射功率及单一传输模式下，存在图像传输速率难以满足需求、通信距离受限等问题。
实用新型内容
基于上述背景，本方案采用FPGA控制器对高速遥感图像数据进行缓存处理，实现遥感图像的可变速率传输，以满足不同图像传输速率的需求；通过FPGA控制器配置发射功率放大器，实现微波发射功率可调，解决远距离发射功率不足问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案，
一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统，包括机载图像下传子系统和地面站图像接收子系统，二者之间依靠天线完成数据通信；
机载图像下传子系统包括依次电性连接的相机、FPGA控制器、数模转换器、射频发射链路、功率放大器和发射天线，且FPGA控制器还与功率放大器直接电性连接；地面站图像接收子系统包括依次电性连接的接收天线、滤波器、射频接收链路、模数转换器和FPGA控制器。
优选的，所述机载图像下传子系统中，FPGA控制器通过DDR3芯片完成缓存处理，通过Flash芯片完成闪存存储。
优选的，所述射频发射链路包括一组混频器、放大器、滤波器，用于将基带信号调制为高频载波信号；所述射频接收链路包括两组混频器、放大器和滤波器，通过两次下变频将高频信号变换为低中频信号。
本实用新型采用上述无人机遥感图像传输系统，在数据下行过程中，FPGA控制器通过从DDR3或Flash读取数据，从而实现传输模式的切换以及传输速率的可变调节；FPGA控制器通过控制功率放大器的放大倍数，实现了传输功率的可变调节。因此，本方案为无人机遥感图像采集、传输提供了有效的系统解决方案。
附图说明
图1为本实用新型无人机图像传输系统的总体框架图；
图2为本实用新型中射频发射链路的数据传输流程；
图3为本实用新型中射频接收链路的数据传输流程。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1所示的无人机遥感图像传输系统，包括机载图像下传子系统和地面站图像接收子系统，二者之间依靠天线完成数据通信。
1、机载图像下传子系统。
该子系统主要由相机、FPGA控制器、数模转换器、射频发射链路、功率放大器和发射天线组成。
相机，用于采集高速遥感图像，与FPGA控制器以Camera Link接口连接。
FPGA控制器，核心控制模块，用于实现传输模式、传输速率、传输功率的可变调节。FPGA控制器上安装有高速缓存DDR3芯片和闪存Flash芯片。DDR3缓存，用于完成高速遥感图像数据变速率传输，为实时传输模式。Flash存储，用于完成历史遥感图像数据传输，为数传模式。
数模转换，用于将基带数字信号转换为模拟信号，输入端与FPGA控制器电性连接，输出端与射频发射链路电性连接，射频线阻抗50欧姆。
射频发射链路，主要由混频器、放大器、滤波器组成，用于将基带信号调制到高频载波上发射，输出端与功率放大器电性连接，射频线阻抗50欧姆。
功率放大器，用于高频信号的功率放大，输出与发射天线电性连接，射频线阻抗50欧姆。FPGA通过SPI接口配置功率放大器放大倍数。
发射天线，将高频信号(导波)转变为无线电波向周围空间辐射。
如图2所示，机载图像下传子系统中FPGA控制器接收相机的高速率遥感图像数据，经DDR3缓存后，将遥感图像数据存入Flash。高速率遥感图像数据经缓存处理后可实现变速率传输。机载图像下传子系统具有实时传输和数传两种模式：实时传输模式下，FPGA读取外部DDR3缓存数据，经数模转换、射频发射链路、功率放大器后，通过天线微波发射；数传模式与实时图像传输模式的不同在于，一是其数据源为Flash中存储的历史遥感图像数据，二是其传输速率不同。遥感图像微波发射时，可通过FPGA配置功率放大器，实现微波发射功率可调。
2、地面站图像接收子系统。
该子系统主要由接收天线、滤波器、射频接收链路、模数转换器和FPGA控制器组成。
接收天线，将无线电波转变为高频信号(导波)，其输出端与滤波器电性连接，射频线阻抗50欧姆。
滤波器，主要用于滤除接收信号带外干扰信号，其输出端与接收射频链路电性连接，射频线阻抗50欧姆。
射频接收链路，主要由两组混频器、放大器和滤波器组成，用于将高频信号进行两次下变频，变换为低中频信号；其输出端与模数转换模块电性连接。
模数转换，用于模拟信号到数字信号的转换，其输出端与FPGA控制器电性连接；模数转换采样频率满足奈奎斯特采样定理。
FPGA控制器，主要负责信号解调，将解调后的遥感图像数据存入Flash，以及对遥感图像数据进行相关算法处理。
如图3所示，地面站图像接收子系统通过天线接收下行数据，经滤波器、射频接收链路、模数转换后，送入FPGA控制器处理，并存入Flash。
以上是本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统，其特征在于，包括机载图像下传子系统和地面站图像接收子系统，二者之间依靠天线完成数据通信；
机载图像下传子系统包括依次电性连接的相机、FPGA控制器、数模转换器、射频发射链路、功率放大器和发射天线，且FPGA控制器还与功率放大器直接电性连接；地面站图像接收子系统包括依次电性连接的接收天线、滤波器、射频接收链路、模数转换器和FPGA控制器。
2.根据权利要求1所述的无人机遥感图像传输系统，其特征在于，所述机载图像下传子系统中，FPGA控制器通过DDR3芯片完成缓存处理，通过Flash芯片完成闪存存储。
3.根据权利要求1所述的无人机遥感图像传输系统，其特征在于，所述射频发射链路包括一组混频器、放大器、滤波器，用于将基带信号调制为高频载波信号；所述射频接收链路包括两组混频器、放大器和滤波器，通过两次下变频将高频信号变换为低中频信号。
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| CN202221261877.2U CN217307686U (zh) | 2022-05-24 | 2022-05-24 | 一种可变速率、可调功率的无人机遥感图像传输系统 |
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2022
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