[發明專利]一種時分體制下無人機數據鏈點對點通信的自同步方法

無效

• 申請號: 200910081634.3
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101515163A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 熊小軍;劉添君;齊電海
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04L7/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于通信工程技術領域，具體涉及一種時分體制下無人機數據鏈點對點通信的自 同步方法。

背景技術

無人機肩負著地面監測、目標跟蹤、軍事打擊等任務，因其自身具備體積小、靈活性強 等優點，在軍事、民用領域扮演著極為重要的角色。無人機數據鏈的性能直接決定了無人機 執行任務的安全性和飛行效能，是無人機的大腦和眼睛。

無人機數據鏈按數據傳輸方向的不同可分為上行鏈路和下行鏈路。上行鏈路主要完成地 面站至無人機的遙控指令的發送，實現飛行姿態實時控制和指揮自動化；下行鏈路主要完成 無人機至地面站的遙測數據和紅外遙感或電視偵察圖像的發送以及飛行姿態、GPS跟蹤定位 等信息的傳輸。

現有的無人機數據鏈通信系統一般采用頻分復用連續通信體制，即無人機的上下行數據 通信鏈路在傳輸頻率上間隔開來，以保證飛機和地面站在全雙工狀態下收發信息互不影響。 頻分復用連續通信體制要求機載和地面控制站通信收發機的前端使用射頻雙工器。雙工器的 使用增加了機載負擔，不利于系統設備的小型化、輕型化設計需求。而且，采用連續通信方 式在數據鏈信息傳輸需求量較小、傳輸時間要求較短的情況下，長時間保持發射機連續開機 工作，造成了發射功率的嚴重浪費，同時增大了機載鏈路設備的能源消耗，加速了設備的老 化程度，提高了設備故障的發生概率，在一定程度上制約了無人機飛行航時和飛行距離，同 時給飛行帶來了安全隱患。此外，在傳統數據鏈系統的同步方式的選取上，一般采用以GPS 秒脈沖信號為輔助手段的外同步方式。由于無人機通信信道環境極為惡劣、復雜，信號動態 范圍很大，采用GPS秒脈沖信號為輔助的外同步方式往往會因為脈沖信號的漏捕獲而失步， 嚴重時甚至會導致數據鏈通信的完全中斷，而且該種同步方式的一個明顯缺陷是初始同步時 間往往過長。

發明內容

本發明的目的是為解決現有的無人機數據鏈通信技術的不足，提出了一種時分體制下無 人機數據鏈點對點通信的自同步方法。

時分體制有別于頻分體制，目的在實現上、下行數據鏈信息傳輸在時域而非頻域上的分 離；點對點不同于一對多或多對多模式，主要是就單一地面站針對單一架次的無人機通信而 言的，二者地位具有對等性；自同步方法又稱為內同步方法，它有別于外同步方法，是一種 基于同步頭傳輸策略而不需要外界信息輔助的自主同步方法。本發明還采用了自適應發射時 隙分配策略來進行短時突發通信，從而進一步促進無人機數據鏈系統向小型化、輕型化方向 發展，進一步降低系統功耗、保障通信系統長時間穩定工作進而確保整個無人機系統的飛行 安全。

本發明所述的一種時分體制下無人機數據鏈點對點通信的自同步方法，是針對現有數據 鏈系統基帶通信板卡的核心，MCS-51系列單片機的自身特點，利用單片機自身中斷延時的 隨機抖動來保證時分體制下無人機數據鏈點對點通信自同步過程順利完成。

一種時分體制無人機數據鏈點對點通信的自同步方法，包括以下步驟：

1、機載和地面控制站數據鏈通信系統初始化；

機載和地面控制站數據鏈通信系統上電后，首先進行自檢，如果通信系統的自身各個部 件工作正常，那么在單片機程序控制下進行功能參數的預分配，完成數據鏈通信功能的初始 化設置，如果自檢后有故障，則進行故障檢修；

2、初始同步；

機載和地面控制站雙方在初始化完成后，按固定的信號發射周期間隔T′相互發射同步頭 信號以供對方進行信號捕獲進而建立數據鏈。

3、同步鎖定；

當機載或地面控制站捕獲到對方發來的同步頭信號后，延時半個發射周期T′/2繼續發送 同步頭信號以及同步確認信號等待對方進行確認。當雙方確認完畢后，數據鏈進入同步鎖定 狀態，之后每次按照接收到對方同步頭信號后延時半個發射周期T′/2的規律進行指令和數據 的交互；若未同步鎖定，則回到初始同步狀態繼續發送同步頭信號直至同步鎖定完成，建立 數據鏈；

4、自適應發射時隙分配；

在同步鎖定狀態下，機載和地面控制站按照固定的發射周期T′，遵循自適應發射時隙分 配的策略進行信息的交互；

5、失步再同步；