一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法技术

本发明专利技术公开了一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，包括如下步骤：1）启动地面控制站与无人机群；2）地面控制站通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号的同时以广播模式发出“时钟同步指令”，并启动地面控制站内的测控定时器；3）各无人机通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号、收到“时钟同步指令”后，启动各无人机内的测控定时器，完成多机时钟同步；4）地面控制站依次与各无人机通讯，完成多轮通讯周期；5）多轮通讯结束后，地面控制站与各无人机的测控定时器清零重启；6）重复步骤2）‑5），直至通讯结束。本发明专利技术以卫星导航系统的秒脉冲信号为基准构建多机时钟同步，是一种低成本、通用化、运行稳定的一站多机测控通信方法。

A Target UAV Time Division Multiple Access One-Station Multi-Aircraft TT&C Communication Method

The invention discloses a time division multiple access (TMMA) one-station multi-aircraft TT&C communication method for target UAV, which includes the following steps: 1) starting the ground control station and UAV fleet; 2) receiving the second pulse signal of satellite navigation system through digital radio station, the ground control station sends out \clock synchronization instruction\ in broadcasting mode, and starts the TT&C timer in the ground control station;3) each unmanned person; After receiving the second pulse signal of satellite navigation system and \clock synchronization instruction\ by digital radio, the aircraft starts the TT&C timer in each UAV to synchronize the multi-aircraft clock; 4) the ground control station communicates with each UAV sequentially to complete the multi-round communication cycle; 5) after the multi-round communication, the ground control station and the UAV TT&C timer are cleared and restarted. Step 2 5) until the end of the communication. The invention takes the second pulse signal of the satellite navigation system as the reference to construct multi-computer clock synchronization, which is a low-cost, universal and stable one-station multi-computer TT&C communication method.

【技术实现步骤摘要】
一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法
本专利技术涉及无人机测控通信
，具体涉及一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法。
技术介绍
靶用型无人机(简称靶机)主要针对战斗机和轰炸机等有人机以及巡航导弹和无人机等航空飞行器，模拟其高度、速度和机动性等飞行性能以及雷达反射特征和红外辐射特征等外部特性，用于机载和地面防空探测系统以及防空火炮、空对空或地对空导弹等防空武器系统的功能性能测试、战术技术指标考核或部队的训练和演习等。靶机作为一种消耗性资源，其测控系统在保证可靠性的基础上，应尽量降低成本，满足低成本、通用化的要求。如果为靶机研制专用的测控系统，价格昂贵且通用性受到限制。采用工业级商用数传电台为核心硬件设计通用型测控系统可以有效降低成本，适应靶机测控系统需求。同时，数传电台还有以下优点：技术成熟、采购渠道通畅、效费比较低、开发难度相对较小。随着战机和导弹技术性能和信息化水平的提高，现代空战的战术战法迅速发展，以集群作战、编队协同作战和饱和攻击为代表的新型作战模式，对防空探测和防空武器系统的多目标跟踪和多目标打击能力提出了更高的要求。为适应多目标试验任务的需求，靶场的供靶模式必须由单机供靶模式向多机供靶模式转变。从单机供靶模式向多机供靶模式转变，最大的区别就是靶场需要同时为多架靶机从地面测试、起飞控制、空中飞行到回收控制的试验全程提供保障，其中最主要的就是测控通信保障。现有靶机测控系统的地面站一般只能满足一站单机测控通信需求，要实现多机供靶模式必须配备多套地面控制站，造成试验成本增加和人力物力资源浪费。一站多机式测控系统的地面控制站需具备同时遥控多架无人机和同时接收多架无人机遥测数据的能力。因此，需要为多机供靶模式设计一站多机式靶机测控系统。通信传输方式可分为单向传输和双向传输，双向传输又分为单工、半双工和全双工三种工作方式。全双工通信是指通信双方可以同时进行信息传输的工作方式。在无线传输中，全双工通信可以通过频率或者时间将发送和接收分开，即频分双工(FrequencyDivisionDuplex，FDD)和时分双工(TimeDivisionDuplex，TDD)两种模式。无人机测控系统通常采用FDD方式实现全双工通信，即使用分离的两个通信频道进行收发两个方向的数据传输，两个通信频道之间保留一定的频带间隔，以减少相互干扰。目前，市场上的数传电台一般只能工作于单工或半双工方式，收发位于同一通信频道上。靶机测控系统要实现FDD方式，必须在靶机机载和地面控制站各配备两套通信频道不同的数传电台；若需实现一站多机测控通信，则需配备更多数传电台，这显然不符合低成本、通用化和小型化的要求。而且，通信频道数量的增加还会带来更多的电磁兼容问题，需要增加频道隔离方面的设备，增加成本。TDD方式仅需使用一个通信频道，通信双方在时间上交替的配置成接收态或发送态，即当两个设备进行通信时，能够保证一方发送数据时，另一方必定在接收数据；通信双方不断交替传输方向，就像打乒乓球一样，故又被称为“乒乓法”。目前，无人机测控系统实现一站多机测控通信的技术体制主要有以下几种：1)时分多址体制(TDMA)：将测控通信周期划分为长短不一的时间间隙(简称时隙)，地面控制站和无人机群在各自分配到的工作时隙内发送信息。2)频分多址体制(FDMA)：不同的无人机使用不同的通信频道进行工作，地面控制站使用多个通信频道同时工作，各通信频道相互独立。3)码分多址体制(CDMA)：地面控制站与无人机群公用一个通信频道，通过分配不同的扩频地址码来区分设备信息。4)空分多址体制(SDMA)：使用自适应智能天线技术，在TDD技术基础上实现多址通信。5)相控阵天线体制(Phasedarrayantennas)：地面控制站采用相控阵天线，通过天线波束的电扫描，对准各个无人机，分别进行通信。码分多址体制、空分多址体制和相控阵天线体制都需要专用设备的支持，成本高、通用性差。频分多址体制需要占用多个通信频道，并随着多机数量的增加而增加，由此更带来了复杂的电磁干扰和兼容性问题，同样是成本高、通用性差。时分多址体制仅需占用一个通信频道，可使用通用化设备如数传电台来实现，成本低、通用性好。时分多址体制按时隙分割方式不同可分为固定时隙方式和动态分配时隙方式。固定时隙方式把通信周期分割为数量及大小固定的时隙，按顺序分配给相应的通信设备；动态分配时隙方式则根据通信设备的实时需求，动态调整时隙分割方案。典型的动态分配时隙方式有轮询应答式和突发抢占式。对于无人机测控系统而言，所需划分的时隙包括：遥控时隙、遥测时隙和保护时隙。在遥控时隙内，地面控制站发送遥控数据帧，机载测控终端接收遥控数据帧；在遥测时隙内，机载测控终端发送遥测数据帧，地面控制站接收遥测数据帧。轮询应答式：地面控制站和无人机群采取主从模式运行，每次通信都由地面控制站主动发起，地面站按某个顺序轮流向无人机发送遥控指令，无人机收到遥控指令后，随即向地面控制站发送遥测数据，地面控制站收到遥测数据后，向下一个无人机发送遥控指令；通信频道采用循环轮流占用原则，主从模式运行。突发抢占式：地面站和无人机群有发送信息的需求时就开始不断查询通信频道状态，一旦发现通信频道空闲，则立即抢占通信频道、发送信息；通信频道采用突发抢占原则，先占先得。固定时隙式：通信周期被分割为遥控时隙、遥测时隙(每架无人机至少分配到1个遥测时隙)和保护时隙的固定组合，地面控制站和无人机群在各自分配到的时隙内发送信息；通信频道采用固定时隙组合循环轮流占用原则，相互独立运行。以上各时隙分割方式性能比较如表1所示。表1：各时隙分割方式性能比较综合以上分析，基于时分双工方式和时分多址体制的一站多机式靶机测控系统可充分发挥固定时隙分割方式各方面性能的均衡性和稳定性，但通信各方时钟同步的问题急需解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，提供一种低成本、通用化、运行稳定的一站多机测控通信方法。技术方案：一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，包括如下步骤：1)启动地面控制站与无人机群；2)地面控制站通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号的同时以广播模式发出“时钟同步指令”，并启动地面控制站内的测控定时器；3)各无人机通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号、收到“时钟同步指令”后，启动各无人机内的测控定时器，完成多机时钟同步；4)地面控制站依次与各无人机通讯，完成多轮通讯周期；5)多轮通讯结束后，地面控制站与各无人机的测控定时器清零重启；6)重复步骤2)-5)，直至通讯结束。进一步地，所述通讯周期包括通信周期固定时隙分割和多址通信帧结构。进一步地，所述通信周期固定时隙分割的分割方法为：(1)每一通讯周期分割为下行周期和上行周期；(2)下行周期分割成第1时隙、第2时隙：地面控制站在第1时隙内向无人机群发送遥控信息；第2时隙为保护时隙；(3)上行周期被分割成N个时隙，其中，N＝2×n，n为无人机数量，n>1：第n架无人机在第N-1时隙发送遥测信息，第N时隙为保护时隙。进一步地，所述多址通信帧结构包括遥控帧结构和遥测帧结构。进一步地，所述遥控帧结构由1个帧头、3个地址码、3个指令码、1个遥调数据、1个校验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，其特征在于，包括如下步骤：1）启动地面控制站与无人机群；2）地面控制站通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号的同时以广播模式发出“时钟同步指令”，并启动地面控制站内的测控定时器；3）各无人机通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号、收到“时钟同步指令”后，启动各无人机内的测控定时器，完成多机时钟同步；4）地面控制站依次与各无人机通讯，完成多轮通讯周期；5）多轮通讯结束后，地面控制站与各无人机的测控定时器清零重启；6）重复步骤2）‑5），直至通讯结束。

【技术特征摘要】
1.一种靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，其特征在于，包括如下步骤：1）启动地面控制站与无人机群；2）地面控制站通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号的同时以广播模式发出“时钟同步指令”，并启动地面控制站内的测控定时器；3）各无人机通过数传电台接收卫星导航系统的秒脉冲信号、收到“时钟同步指令”后，启动各无人机内的测控定时器，完成多机时钟同步；4）地面控制站依次与各无人机通讯，完成多轮通讯周期；5）多轮通讯结束后，地面控制站与各无人机的测控定时器清零重启；6）重复步骤2）-5），直至通讯结束。2.根据权利要求1所述的靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，其特征在于：所述通讯周期包括通信周期固定时隙分割和多址通信帧结构。3.根据权利要求2所述的靶用型无人机时分多址一站多机测控通信方法，其特征在于：所述通信周期固定时隙分割的分割方法为：（1）每一通讯周期分割为下行周期和上行周期；（2）下行周期分割成第1时隙、第2时隙：地面控制站在第1时隙内向无...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳庆，张勇，马培圣，徐浩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，南京长空科技有限公司，南京浦口高新技术产业开发区管理委员会，
类型：发明
国别省市：江苏,32