一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链制造技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，包括地面监控系统用于对无人机采集的信息数据以图形仪表的形式显示在图形显示模块上，根据GCS协议对其进行编码，添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备；机载设备用于收集、整理和记录无人机的各项参数，并根据GCS协议生成面向位的报文发向地面监控系统，对接收的报文进行译码，改变飞行参数，控制无人机的飞行状态；数据链设备用于报文的发送与接收。本发明专利技术通过实时监测微波信号强度，动态调整无人机通信中继的位置。通过无人机作为通信中继，自动飞行到信号最优的地方并降落，打开太阳能板，增加自身能源，传输距离远、工作时间更长，可通过GPS导航一键回收所有的无人机。

An adaptive microwave communication data link based on UAV dynamic relaying

The invention discloses an adaptive microwave communication data link based on the unmanned aerial vehicle dynamic relay, including the ground monitoring system used to display the information data collected by the UAV on the graphics display module in the form of a graphical display module, encodes it according to the GCS protocol, and adds a parity bit to generate the bit oriented message, and sends the number to the number. According to the chain equipment, the airborne equipment is used to collect, organize and record the parameters of the UAV, and to generate the message to the ground monitoring system based on the GCS protocol, to decode the received message, to change the flight parameters and to control the flight state of the UAV, and the data link device is used for the transmission and reception of the message. The invention dynamically adjusts the position of UAV Communication Relay by monitoring the intensity of the microwave signal in real time. The unmanned aerial vehicle (UAV) is used as communication relay to automatically fly to the best place of signal and land, open the solar panel, increase its energy, transmit long distance, and work longer. All UAVs can be recovered by GPS navigation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链
本专利技术涉及微波通信的通信装置自适应领域，具体是一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链。
技术介绍
微波被广泛应用于通信方面，主要是由微波本身的特殊性所决定的。微波的绕射能力很强，它具有类似光一样的特性，而且具有穿透性、宽屏带宽性、散射效应、抵抗低频干扰性等等。近年来，随着华为、中兴的快速发展，也相继在微波设备上取得了一定的市场份额。从全球范围来看，微波天线的市场容量在300万套以上。进入21世纪，微波技术继续在广播、有线电视、电话和无线通信领域发挥着巨大的作用，在其他领域如计算机网络等应用中也崭露头角。在广播电视方面，当前广播电视节目制作逐步走向数字化。在通信领域，微波与卫星和光缆并列为现代通信传输的三大支柱。微波通信可作为干线光纤传输的备份及补充，解决城区内铺设有线资源困难的问题。此外，诸如微波单片集成、全数字化处理、数字专用集成电路等提高可靠性及降低成本的技术也需要进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，包括地面监控系统、机载设备与数据链设备；地面监控系统，用于对无人机采集的信息数据的编码、译码及差错判断、图形显示模块、将数据信息以图形仪表的形式显示在图形显示模块上，并根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备；机载设备，用于收集、整理和记录无人机的各项参数，并根据GCS协议生成面向位的报文发向地面监控系统；还对接收的报文进行译码，改变飞行参数，并控制无人机的飞行状态；数据链设备，用于报文的发送与接收。作为本专利技术进一步的方案：地面监控系统包括图形显示模块、模式控制模块与信息处理模块；当模式控制模块选择询问/控制模式时，地面管制员在图形显示模块中输入控制指令，信息处理模块根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备。作为本专利技术进一步的方案：机载设备由任务处理单元、伺服器和传感器组成。作为本专利技术进一步的方案：任务处理单元对接收到的报文先进行校验位的判断，若正确，便对其进行解码，提出命令编号与参数值，通过伺服器控制无人机的相应参数。作为本专利技术进一步的方案：数据链设备包括调制解调器、发射机和接收机。作为本专利技术进一步的方案：调制解调器的工作频段选择VHF，采用GFSK方式调制，数据传输率达19.2Kbps。作为本专利技术进一步的方案：发射机与接收机都有对基带信号进行基带处理的基带信号处理单元。作为本专利技术进一步的方案：无人机采用四旋翼。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过无人机作为通信中继，自动飞行到信号最优的地方并降落，打开太阳能板，增加自身能源，从而达到信号没有被遮挡同时传输距离远、工作时间更长的目的。2、本专利技术实现了在完成通信中继节点任务之后，可以一键回收所有的无人机，通过GPS导航使其返回，可以有效解决了目前多节点数据链传输，节点不易回收、能耗问题。3、本专利技术发展了无人机数据链系统。在未来信息化作战中，数据链作为一种战场的信息处理、交换和分发系统，将是连接指挥中心、各级指挥所、各参战部队和武器平台的“战场神经传导系统”，是实现指挥自动化的关键。4、本专利技术采用了自控飞行，就是不依赖地面控制一切动作都自动完成的飞行。为此机上有一套装置以保证飞行航向和飞行姿态的正确。保证航向和姿态正确要有导航装置导航的方法很多最普通的是用罗盘指示航向。5、本专利技术可以较好的应对数据链信号不强的问题，作为自适应的微波通信数据链，有很强的通信能力和恢复能力。附图说明图1是空地数据链系统设计框图；图2是无人机数据链简化模型图；图3是本专利技术应用示意图；图中：1-地面监控系统、2-机载设备、3-调制解调器、21-基带信号处理单元、22-发射机、23-天线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术实施例中，一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，包括地面监控系统1、机载设备2与数据链设备。图1中，地面监控系统1：主要执行对信息数据的编码、译码及差错判断、图形显示模块、将数据信息以图形仪表的形式显示在图形显示模块上。将提取出来的有用信息发送至图形显示模块，以图形仪表的形式动态的显示出来。当模式控制模块选择询问/控制模式时，地面管制员在图形显示模块中输入控制指令，信息处理模块根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备。任务处理单元对接收到的报文先进行校验位的判断，若正确便对其进行解码，提出命令编号与参数值，通过伺服器控制无人机的相应参数。机载设备2：主要由任务处理单元、伺服器和传感器组成。任务处理单元一方面用于收集、整理和记录无人机的各项参数，并根据GCS协议生成面向位的报文发向地面监控系统；另一方面，对接收的报文进行译码，改变飞行参数，并通过伺服器控制无人机的飞行状态。它是机载数据链设备的核心。数据链设备：包括调制解调器3、发射机和接收机，用于报文的发送与接收。工作频段选择VHF，采用GFSK方式调制，数据传输率可达19.2Kbps。它们是数据链的关键设备，其性能直接关系到数据传输的速度和质量。请参阅图2，数据链设备中，发射机与接收机都有对基带信号进行基带处理的基带信号处理单元21，基带信号（遥测、遥控、图像）会在基带信号处理单元21进行处理；然后发送至发射机22，由发射机变成射频信号交给天线23，由天线23发送给信道。天线23将微波信号转变成射频信号发送给接收机，接收机将射频信号转变成基带信号并发送给基带信号处理单元21，在这里进行处理。基带信号处理单元21：发射机22与接收机都有对基带信号的基带处理，基带信号（遥测、遥控、图像）会在基带信号处理单元21进行处理。发射机22发射（接收机接收）：基带信号在基带信号处理单元21进行处理，然后发送至发射机22，由发射机22变成射频信号交给天线23，由天线23发送给信道。接收机接收：天线23将微波信号转变成射频信号发送给接收机，接收机将射频信号转变成基带信号并发送给基带信号处理单元21。天线23：发送或接收信道的电磁信号。采用自适应算法的最优调度：自适应过程是一个不断逼近目标的过程。它所遵循的途径以数学模型表示，称为自适应算法。通常采用基于梯度的算法，其中最小均方误差算法(即LMS算法)尤为常用。自适应算法可以用硬件(处理电路)或软件(程序控制)两种办法实现。前者依据算法的数学模型设计电路，后者则将算法的数学模型编制成程序并用计算机实现。在本专利技术中采用后一种算法，这样对算法的修改和调试更加方便。一种算法性能的好坏可以通过几个常用的指标来衡量，例如收敛速度：通常用算法达到稳定状态(即与最优值的接近程度达到一定值)的迭代次数表示；误调比：实际均方误差相对于算法的最小均方误差的平均偏差；运算复杂度：完成一次完整迭代所需的运算次数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，包括地面监控系统、机载设备与数据链设备；其特征在于，地面监控系统，用于对无人机采集的信息数据的编码、译码及差错判断、图形显示模块、将数据信息以图形仪表的形式显示在图形显示模块上，并根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备；机载设备，用于收集、整理和记录无人机的各项参数，并根据GCS协议生成面向位的报文发向地面监控系统；还对接收的报文进行译码，改变飞行参数，并控制无人机的飞行状态；数据链设备，用于报文的发送与接收。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，包括地面监控系统、机载设备与数据链设备；其特征在于，地面监控系统，用于对无人机采集的信息数据的编码、译码及差错判断、图形显示模块、将数据信息以图形仪表的形式显示在图形显示模块上，并根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备；机载设备，用于收集、整理和记录无人机的各项参数，并根据GCS协议生成面向位的报文发向地面监控系统；还对接收的报文进行译码，改变飞行参数，并控制无人机的飞行状态；数据链设备，用于报文的发送与接收。2.根据权利要求1所述的基于无人机动态中继的自适应微波通信数据链，其特征在于，地面监控系统包括图形显示模块、模式控制模块与信息处理模块；当模式控制模块选择询问/控制模式时，地面管制员在图形显示模块中输入控制指令，信息处理模块根据GCS协议对其进行编码，并添加校验位生成面向位的报文，发送至数据链设备。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明，祝朝政，董昌智，任宝森，苗壮，张传博，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32