【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信、导航领域一种主要用于航空、航海，集导航、定位、通信于一体的机载通导一体化终端,特别涉及一种机载通导一体化信号处理终端。
技术介绍
1、近年来，以卫星导航系统为核心，辅以其他手段，提供覆盖更广、精度更高、更加稳健的时空服务，成为当前国际时空
的共识。面向未来应用发展需求，我国初步建立了完全自主可控的全球时空服务基础设施，但是卫星导航系统也存在其固有问题。卫星导航系统依赖gps和gnss，由于gnss信息易受遮挡，也无法保证pnt服务的可用性、连续性和可靠性。中高轨卫星播发的导航信号由于经过数万千米传输，落地电平低，容易受到树木、建筑物遮挡，也容易受到其他通信系统甚至恶意干扰的影响，难以提供连续、可靠、高精度的导航服务。飞行器通信传输信道易出现多径传播，接收子载波间的正交性就会被破坏，使得每个子载波上的前后传输符号间以及各个子载波间发生相互干扰。此外，飞行器带来的动态场景下的波束预测和追踪问题，使得计算变得更加困难。在复杂的动态场景中，优化变量的增加可能使问题求解变得更加复杂和困难。针对低空空域飞行器的监视与服务手段缺乏有效的通信、导航、监视等服务保障系统，对“低小慢”的低空空域飞行器合作与非合作日标存在“看不见、联不上、管不住”的问题，这些都严重影响着低空空域通用航空飞行安全。现有的低空雷达信号容易受到障碍物屏蔽等因素的影响，对低空空域覆盖不佳，存在雷达盲区，无法及时提供安全监视。另外，广播自动相关监视(ads-b)技术需要在地面建立多个地面服务站作为基础设施，投资巨大：ads-b机载设备安装率低，加改装
2、随着随通用航空市场日益迅猛发展，各类通导一体化系统不断涌现，更多更加先进的通导一体化体制设计与军民系统也处于快速发展和不断完善中。通导一体化是综合pnt体系发展的重要组成部分和关键方向。pnt系统是一种融合了定位、导航和授时功能的综合性系统，其中p表示位置(positioning)，n表示导航(navigation)，t表示时间(timing)。将通信和导航功能集成在一个系统中实现，即可称为通信导航一体化。通信和导航的一体化程度经历了由松耦合到紧耦合的发展过程。通常通导一体化是指通信和导航系统通过信号、信息、平台、网络等多层次的一体化设计，实现通信导航业务能力的协同与增强，其技术内涵横跨了通信、导航两大领域方向，属于交叉学科范畴。依托通信网络对卫星导航系统进行补充、备份和增强，北斗+5g、北斗+低轨、北斗+物联网等通导一体技术作为综合pnt体系的重要组成部分，展现出显著的协同优势。虽然现有技术对通信导航一体化的概念进行了探讨，提出了通信导航弹性融合的概念框架，但目前缺乏清晰的导通融合架构和导通融合方式，航空界也没有走向应用实践，还没有解决其航空器机载设备在飞行过程中经常会面临通信失效、导航不准确、监视盲区大等严重现实技术问题的优选方案。现有技术定位方法均以现有通信信号为基础，在协议层或算法层进行通导一体化设计。由于通信信号的设计过程未考虑定位功能，在距离、角度等定位重要参数的测量上存在严重瓶颈。因此需要在通信系统的信号体制设计过程中考虑定位功能，同时实现具有高速数据传送与高精度定位复合功能的通导一体化系统，形成通信导航的深度融合。但针对传统的无线定位方法容易受到接收信号信噪比低和无法接收直射信号的影响，带内定位信号的缺点之一是无法连续播发，否则会占资源，大幅降低通信容量，因此终端无法对其进行信号跟踪，导致其测距精度严重受限。目前主要的卫星应用终端以提供语音、窄带通信，导航定位应用服务为主，很难满足共频带定位信号自然资源领域业务的具体需求。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述现有技术中存在的不足之处，提供一种组网灵活，捕获跟踪精度高、抗干扰和提升抗干扰能力等性能，能够兼具通信导航能力和实现服务能力的互增强的机载通导一体化信号处理终端。
2、为实现上述目的，本专利技术通过下述技术方案予以实现：一种机载通导一体化信号处理终端，包括：时分码分正交频分复用的tc-ofdm模块、通导感知一体化信道模块、通导弹性融合模块、导航模块和天地多模数传模块，其特征在于：tc-ofdm模块配置信息通过通导感知一体化信道模块与所述通导弹性融合模块进行双向交互，通导感知一体化信道模块读取配置参数对控制器进行配置，基于高维线性插值的预处理方法对接收到的所有频段的数据进行联合处理，滤除功率放大器的输出信号中的带外杂散信号，同时将组网信息、时间数据、测距信息送入通导弹性融合模块，把融合通信信息、融合导航信息分别送入导航模块和天地多模数传模块，导航模块采用微型超稳时钟、惯导与北斗/gps双模导航接收机进行融合导航，将导航信息，位置、速度、定向信息、差分数据1pps和位置姿态输入通导弹性融合模块，实现导航信号的捕获、跟踪、导航电文解调以及高精度定位；天地多模数传模块基于天通卫星移动通信模块集成地面网4g/5g数据通信、北斗定位导航授时-短报文通信(pnt-c)、北斗定位功能和数据传输功能，同时通导弹性融合模块把通信信息、导航信息和遥测遥控信息传输到飞控系统，完成位置、速度、姿态、时间及载体实时相对高程的检测。
3、本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。
4、本专利技术采用tc-ofdm模块配置信息通过通导感知一体化信道模块与所述通导弹性融合模块进行双向交互，通导感知一体化信道模块读取配置参数对控制器进行配置，基于高维线性插值的预处理方法对接收到的所有频段的数据进行联合处理，滤除功率放大器的输出信号中的带外杂散信号，同时将组网信息、时间数据、测距信息送入通导弹性融合模块，把融合通信信息、融合导航信息分别送入导航模块和天地多模数传模块；能够实现通信网与定位网的平滑融合和服务能力的互增强。利用导航定位信息辅助优化组网，提升通信性能。其采用面向状态方式，每种状态对应不同的参数化衰落分布的信道数学模型，能够归纳出信道的重要参数，信道的动态建模计算量较小，解决了通导一体化网络资源的最优分配难题和在波束、信道、功率的资源分配问题，实现了感知和通信性能之间的权衡。其向量维数可以灵活设计，实现卫星系统的通信与导航一体化，明显改善了通信与导航分量之间的兼容性，能够适应不同的衰落波动，避免多径幅度、相位、频移等因素的影响，能够在突发或紧急事件出现断网时,可通过一键救援按钮启动北斗短报文通信终端,通过北斗卫星通信将求救信号和位置发送至管理中心。
5、本专利技术以弹性通信与弹性导航服务为牵引，将通信与导航、感知网络紧密协同的通信导航弹性融合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机载通导一体化信号处理终端，包括：时分码分正交频分复用的TC-OFDM模块、通导感知一体化信道模块、通导弹性融合模块、导航模块和天地多模数传模块，其特征在于：TC-OFDM模块配置信息通过通导感知一体化信道模块与所述通导弹性融合模块进行双向交互，通导感知一体化信道模块读取配置参数对控制器进行配置，基于高维线性插值的预处理方法对接收到的所有频段的数据进行联合处理，滤除功率放大器的输出信号中的带外杂散信号，同时将组网信息、时间数据、测距信息送入通导弹性融合模块，把融合通信信息、融合导航信息分别送入导航模块和天地多模数传模块，导航模块采用微型超稳时钟、惯导与北斗/GPS双模导航接收机进行融合导航，将导航信息，位置、速度、定向信息、差分数据1PPS和位置姿态输入通导弹性融合模块，实现导航信号的捕获、跟踪、导航电文解调以及高精度定位；天地多模数传模块基于天通卫星移动通信模块集成地面网4G/5G数据通信、北斗定位导航授时-短报文通信(PNT-C)、北斗定位功能和数据传输功能，同时通导弹性融合模块把通信信息、导航信息和遥测遥控信息传输到飞控系统，完成位置、速度、姿态、时间及载体实时相对
2.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：TC-OFDM模块配置不同的嵌入式软件，基于波束选择算法，在通信信号背景噪声中嵌入时分码分正交频分复用频率的复用因子定位信号，将不同小区的定位信号分配到不同频带上，同时对频域复合OFDM扩频序列进行频域调制，产生将卫星导航和卫星通信相融合的调制扩频信号，在通信的同时实现定位信号的连续捕获和跟踪。
3.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导感知一体化信道模块打通通信与导航系统的信息交互接口，将一个码间干扰信道划分为多个向量子信道，利用导航定位信息的组网协议辅助优化组网，建立互联互增强网络化时空服务的通导一体化网络通信导航与合作的通导一体化信道数学模型，并采集汇总各机载链路设备的状态，统一编帧后发送至调制器进行信道编码并调制至中频信号，中频信号经频率变换至射频信号。
4.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导弹性融合模块基于多模组网、统一天地联合时间基准、标准协议、总线协议、通用链路协议进行弹性服务，组合导航算法按需弹性伸缩，在通信资源与导航资源配置之间寻求最优组合效果和动态平衡，进行通导一体化能量分配，对通信导航信号级、信道级、处理级、应用级、管理级进行深度融合，智能分配和调度资源。
5.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导弹性融合模块组合处理机载导航信息数据，完成航空器北斗信息的编解码，利用统计数据优化计算时间，同时使用电磁物理模型或测量调整来保持近似于实际的结果，确定飞行器的位置并引导飞行器按预定航线飞行。
6.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导感知一体化信道模块打通通信与导航系统的信息交互接口，将一个码间干扰信道划分为多个向量子信道，利用导航定位信息的组网协议辅助优化组网，建立互联互增强网络化时空服务的通导一体化网络通信导航与合作的通导一体化信道数学模型，并采集汇总各机载链路设备的状态，统一编帧后发送至调制器进行信道编码并调制至中频信号，中频信号经频率变换至射频信号。
7.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导一体化信道数学模型利用5G移动通信网络，与北斗/GNSS卫星导航系统结合，基于网络化无中心基准建立、维持与传递、协同化、PNT资源协同、调度，智能化PNT信息服务网络体系，在N个时隙内同时执行感知和通信任务，通过协作感知和传输连续执行多个感知任务，利用深度强化学习算法感知与计算服务，对飞行器的追踪与监管。
8.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：天地多模数传模块利用天地互联、北斗网格码技术建立统一基准，实现时空融合，利用数据挖掘、智能处理、协同传输实现按需服务，基于北斗网格码技术、5G+区块链技术、遥感信息智能处理技术融，实现在任何地方、任何时候的信息获取、高精度定位授时、多媒体通信服务以及通信、导航、遥感卫星系统与地面系统之间的智能化集成。
9.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导感知一体化信道模块在信道建模中，将多径簇建模为通信簇和感知簇，通过通感信道演进概率来表征两者的相关性，在通用框架下，基于簇的传播参数，用相同的UE参数生成通信信道和感知信道，根据通信信道中生成的每个通信簇参数，基于通感信道演进概率为感知信道分配具体的感知簇，之后，生成初始随机相位并应用交叉极化功率比(XPR)，将射线累...
【技术特征摘要】
1.一种机载通导一体化信号处理终端，包括：时分码分正交频分复用的tc-ofdm模块、通导感知一体化信道模块、通导弹性融合模块、导航模块和天地多模数传模块，其特征在于：tc-ofdm模块配置信息通过通导感知一体化信道模块与所述通导弹性融合模块进行双向交互，通导感知一体化信道模块读取配置参数对控制器进行配置，基于高维线性插值的预处理方法对接收到的所有频段的数据进行联合处理，滤除功率放大器的输出信号中的带外杂散信号，同时将组网信息、时间数据、测距信息送入通导弹性融合模块，把融合通信信息、融合导航信息分别送入导航模块和天地多模数传模块，导航模块采用微型超稳时钟、惯导与北斗/gps双模导航接收机进行融合导航，将导航信息，位置、速度、定向信息、差分数据1pps和位置姿态输入通导弹性融合模块，实现导航信号的捕获、跟踪、导航电文解调以及高精度定位；天地多模数传模块基于天通卫星移动通信模块集成地面网4g/5g数据通信、北斗定位导航授时-短报文通信(pnt-c)、北斗定位功能和数据传输功能，同时通导弹性融合模块把通信信息、导航信息和遥测遥控信息传输到飞控系统，完成位置、速度、姿态、时间及载体实时相对高程的检测。
2.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：tc-ofdm模块配置不同的嵌入式软件，基于波束选择算法，在通信信号背景噪声中嵌入时分码分正交频分复用频率的复用因子定位信号，将不同小区的定位信号分配到不同频带上，同时对频域复合ofdm扩频序列进行频域调制，产生将卫星导航和卫星通信相融合的调制扩频信号，在通信的同时实现定位信号的连续捕获和跟踪。
3.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导感知一体化信道模块打通通信与导航系统的信息交互接口，将一个码间干扰信道划分为多个向量子信道，利用导航定位信息的组网协议辅助优化组网，建立互联互增强网络化时空服务的通导一体化网络通信导航与合作的通导一体化信道数学模型，并采集汇总各机载链路设备的状态，统一编帧后发送至调制器进行信道编码并调制至中频信号，中频信号经频率变换至射频信号。
4.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导弹性融合模块基于多模组网、统一天地联合时间基准、标准协议、总线协议、通用链路协议进行弹性服务，组合导航算法按需弹性伸缩，在通信资源与导航资源配置之间寻求最优组合效果和动态平衡，进行通导一体化能量分配，对通信导航信号级、信道级、处理级、应用级、管理级进行深度融合，智能分配和调度资源。
5.如权利要求1所述的机载通导一体化信号处理终端，其特征在于：通导弹性融合模块组合处理机载导航信息数据，完成航空器北斗信息的编解码，利用统计数据优化计算时间，同时使用电磁物理模型或测量调整来保持近似于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚伟，王维国，杨健，
申请(专利权)人：成都中科比智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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