无人机控制数据链跳频时频同步关键技术研究

• 作 者: 徐琳
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 无人机 数据链 跳频 时频同步 准同步组网

二战以来，各国对军事武器的研究热情与日俱增，成果丰硕，多种新型武器相继问世。特别是被誉为现代战场“千里眼”和“杀手锏”的无人机得到了迅速发展，现已广泛用于侦察监视、对地攻击、目标定位、电子干扰、攻击损伤有效评估、通信中继等诸多军事行动。无人机系统中，多采用数据链技术实现无线通信，结合跳频技术达到高抗干扰性、高抗截获保密通信的目的。如何实现跳频精确的同步一直是跳频系统的关键技术之一。为此，本文研究了用于无人机控制数据链跳频系统的时频同步关键技术。主要设计了一站一机通信模式的跳频同步策略和时频同步算法和一站多机通信模式的准同步组网方案。通过仿真分析了时频同步算法和组网方案的可行性，为工程实现提供了理论依据。首先，研究了一站一机地空通信模式下的跳频同步方法。设计了物理层帧格式、跳频图案、跳频同步策略与流程，分别给出了跳频粗同步和精同步算法并进行了仿真分析。在指标要求的最低信噪比13dB的情况下，正确检测概率达到99.06，虛警概率为0.63%，频偏估计范围为[65.2kHz,62.5kHz)，残余频偏均方根误差286.4Hz。其次，研究了一站多机地空通信模式下的跳频组网。该方案结合了频分和码分，采用准同步方式进行组网。仿真表明，用户同时工作时，准同步组网的多址干扰性能和粗同步性能均优于素数异步组网；准同步组网多用户误码率接近理论曲线，粗同步性能与单用户相同；素数异步组网多址干扰严重，粗同步性能较差，且随用户数增多而加剧。本文设计的一站一机跳频同步方法应用于地空数据链通信中，经过了工程实现的检验。一站多机跳频组网方案为地面控制站实时操控多架无人机系统提供了理论分析。