[發明專利]一種適用于無人機下行數據鏈的幀同步方法

無效

• 申請號: 200910238075.2
• 申請日: 2009-11-18
• 公開（公告）號: CN101702706A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 熊小軍;梁海龍;趙葉星
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明屬于通信工程技術領域，具體涉及一種適用于無人機下行數據鏈的幀同步方法。

背景技術

無人駕駛飛機，簡稱無人機(Unmanned?Aerial?Vehicle，UAV)是一種以無線電遙控 或自身程序控制為主的無人駕駛飛行器。當代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。目前無人機正在向輕型化、小型化、智能化、隱身型、攻擊型、戰斗型、高生存率、低 造價、低損耗方向發展。

無人機主要包括飛機機體、飛控系統、數據鏈系統、發射回收系統、電源系統等。在無 人機系統中，數據鏈發揮著很重要的作用，它可以保證對遙控指令的準確傳輸，保證對無人 機接收、發送信息的實時性和可靠性，保證信息反饋的及時、有效、順利和準確。它是一種 測控與信息傳輸系統，可用于完成對無人機的遙控、遙測、跟蹤定位以及視頻信息的傳輸。 它可以分為上行數據鏈和下行數據鏈，前者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，而后者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。

數據傳輸是按照一定的幀格式來進行發送和接收數據的。幀是數據傳輸的基本單位，包 括控制信息和有效的數據。在數據傳輸中，幀同步很重要，同步性能的好壞直接影響整個通 信系統的性能。在同步通信系統中“同步”是進行信息傳輸的前提。而對于接收方來說，同 步影響著后面的信息解調過程。只有正確獲得幀同步以后，才能把每幀的有用信息恢復出來。 因此，幀同步是后續數據處理的前提和基礎。近些年來，已經有很多幀同步技術的研究，其 中最普遍的幀同步方法就是周期性地在一幀的起始處集中插入定長的幀同步碼。實現幀同步 通常有2類方法：①在數字信息流中插入一些特殊碼組作為每幀的頭尾標記，接收端根據這 些特殊碼組的位置就可以實現幀同步；②不需要外加特殊碼組，利用碼組本身之間彼此不同 的特性來實現自同步。

對于幀同步系統而言，希望其建立的時間短并且應該具有較強的抗干擾能力。這是因為 由于噪聲和干擾的影響，會引起幀同步碼中的一些碼元發生錯誤，從而使幀頭捕獲出現漏識 別現象即漏同步；信息碼元中也可能出現與所要識別的幀同步碼相同的碼元，這時識別器會 把它誤認為幀同步碼而出現假同步現象。幀同步中的漏同步、假同步概率以及同步建立時間 是影響同步性能的主要原因。目前，雖然漏同步、假同步的問題都已解決，但都是在增加碼 長、優化編碼，或是提高捕獲復雜度的情況下實現的，用犧牲硬件資源來換取性能的提高。 但是在任何的應用場合中，成本都是系統設計者所要考慮的主要問題之一，因此硬件實現簡 便、低成本的幀同步技術一直是研究人員努力的方向。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有無人機數據鏈通信系統對幀同步中漏同步、假同步的低概 率、同步建立時間短、硬件實現簡便、資源占用率低等問題，提出一種新的幀同步的方法， 該方法采用PN碼作為幀同步碼，并且利用通信系統原有模塊，進行同步檢測，不再占用新 的資源。

本發明的一種適用于無人機下行數據鏈的幀同步方法，主要針對以QPSK為調制方式的 數據鏈，包括以下幾個步驟：

步驟一、通信功能初始化；

將要發射的信號分成I、Q兩路，然后將I、Q兩路信號分別進行組幀，I、Q兩路的幀 頭和幀尾分別選擇N位的M序列，N為2的冪次且N≥32；

步驟二、相位映射；

在發射端，組幀后的兩路信號進入相位映射單元進行相位映射，相位映射采用自然映射 的方法，映射后的信號經過上變頻、匹配濾波、載波調制后發射出去；

在接收端進行幀同步檢測即相位映射模之前，設置I路的參考幀頭序列為Frame_Start _I1、Frame_Start_I2、……、Frame_Start_I8，Q路的參考幀頭序列為Frame_Start_Q 1、Frame_Start_Q2、……、Frame_Start_Q8，它們為固定的幀頭數據的8種不同排列 組合。

步驟三、幀頭同步檢測；