现代无人机系统设计(讲义)

由天下分享时间：2024/11/17 5:52:12 加入收藏我要投稿点赞

1.2.7 多目标测控系统

这里“多目标”是指多个被控对象，即实现对多架无人机测控与

信息传输。根据数据链路中继方式不同，又有视距多目标、空中中继多目标、卫星中继多目标等情况(如图4－18所示)。由一个测控站(或经中继站)，同时对多架无人机进行连续测控与信息传输，就要解决多目标信道区分，上行一般采用广播式地址识别，下行可以采用频分、时分或码分多址方法。如果作用距离较远，测控站需要采用增益较高的定向跟踪天线(满足侦察信息传输的信号电平要求)，在天线波束不能同时覆盖多架无人机时，则要采用多个天线或多波束天线。在不需要侦察信息传输时，测控站采用全向天线或宽波束天线，可以实现目标数较多的远距离的多目标遥控遥测。图4－19到图4－21表示了各种可能方案的系统组成。

·1) 视距多目

2) 空中中继多目3) 卫星中继多目标标

图4－18 多目标无人机数据链示意图

测控站设备上行发射机操纵器双工器终监视端记录处高理下行接收机1 频机下行接收机2 头下行接收机3 测控站设备终上行发射机操纵器端双工器处监视理下行接收机记录机

机载设备No1 上行接收机终遥控指令

端遥测参数

双工器处视频信号理下行发射机机机载设备No2 遥控指令上行接收机终遥测参数端双工器处视频信号理下行发射机机机载设备No3 上行接收机终遥控指令

遥测参数端双工器处视频信号理下行发射机机机图4－19 下行频分的多目标无人机数据链

机载设备No1 终遥控指上行接端令遥测参双工处数下行发射机理视频信机号机载设备遥控指No2 终上行接令遥测参端双工处下行发射机视频信理 ·号机 ·· 机载设备遥控指NoN 终上行接令遥测参端双工处下行发射机视频信理机图4－20 下行时分或码分的多目标无人机数据链

操纵器监视记录

测控站设备

终端处理机上行发下行接收机1 双工跟踪接收伺服上行发双工下行接收机1 器跟踪接收伺服上行发下行接收机1 双工跟踪接收伺服机载设备No1

遥控指终上行接端遥测参双工处下行发射机理视频信机机载设备No2 终遥控指上行接双工端遥测参处下行发射机理视频信·机号 ·· 机载设备NoN 遥控指终上行接遥测参端双工数处视频信下行发射机理机图4－21 多天线方式的多目标无人机数据链 1.3 系统体制 1.3.1 多路测控体制

多条遥控指令和多个遥测参数的传输实质上都是多路通信。多路信号复用体制有频分多路、时分多路和码分多路等。

(1) 频分多路是以不同频率区分各路信号。在发送端，各路信号分别调制不同频率的副载波，相加后形成组合信号再调制射频载波；在接收端，载波解调后由分路带通滤波器分路，再经副载波解调获取各路信号。副载波调制方式可以采用调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。

(2) 时分多路是以不同时间区间区分各路信号。在发送端，按时间顺序对信号进行采样，各路采样脉冲依次串行排列，形成群信号去

调制副载波或直接调制载波；在接收端，载波和副载波解调后，按时间顺序分路，获取各路信号。按采样信号的表征方法不同，时分多路又分脉冲幅度调制(PAM)、脉冲宽度调制(PDM)、脉冲位置调制(PPM)和脉冲编码调制(PCM)。

(3) 码分多路是以不同码型区分各路信号。在发送端，各路信号分别调制自相关性很强而互相关性很弱的周期性序列函数(如沃尔什函数、m序列码等)，相加后形成组合信号去调制载波；在接收端，载波解调后与本地产生的相应周期序列进行相关解调，获取各路信号。

随着无人机机上飞行控制设备处理能力的提高，对测控信号响应速度的要求下降，采用频分多路和码分多路的必要性减少。而随着数字电路技术的高速发展，时分多路的优越性越来越明显。因此，现代无人机系统中几乎都采用时分多路体制，而且除少数无人机系统中有采用脉冲位置调制(PPM)外，绝大部分无人机系统均采用脉冲编码调制。

1.3.2 多址测控体制

对多架无人机的测控涉及到多址体制，常用的多址体制有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。

(1) 频分多址是一种最简单、应用最广泛的多址方式。所谓频分多址就是以不同的载波频率区分各个用户(测控对象)。它的特点是实时性好，对多径干扰不十分敏感，因而其抗干扰能力较强，用户终端

的设计也比较简单，但占用带宽较宽，设计时必须考虑系统电磁兼容问题。

(2) 时分多址是以不同的时间区间区分各个用户(测控对象)。时间被划分成一连串周期性的时帧，每一帧再分割成若干时隙，然后根据一定的时隙分配原则，给每个用户分配一个时隙。时分多址方式不但频谱利用率相对比较高，系统容量也相对比频分多址方式大，而且保密性也比较好，设备简单，但实时性相对差一些，设计时应保证精确的同步。

(3) 码分多址是以不同的调制码型区分各个用户(测控对象)。必须选择一组具有良好自相关性和较好互相关性的伪随机序列码，每一个用户分配一个伪随机二进制序列进行调制。码分多址的特点是实时性好，占用带宽较小，抗干扰抗截获能力好，但技术相对复杂，且存在远近效应，用户数较多时互相关特性好的PN码组选取较困难。 1.3.3 图像传输体制

图像信号传输体制有模拟制和数字制两种。

(1) 模拟制的图像传输是将模拟图像信号(视频全电视信号)直接对载波进行调制。一般电视摄像机输出的PAL制全电视信号的视频带宽为6MHz。模拟制图像传输的特点是设备简单，但占用频带宽，不便于加密和抗干扰。