某型无人机数据链收发设备的设计与实现

发布时间：2020-09-09 14:18

【摘要】：无人机已经成为当今高新技术武器装备之一,它的出现让人们在执行危险任务时的选择更加多样。在现代战争中,双方为了避免出现大面积伤亡,在面对危险任务需要进行空中作战任务时,如空中侦查,空中打击等,通常会选用无人机来代替有人驾驶飞机执行这类危险的任务,这样就可以达到人员零伤亡作战目的。无人机的出现不仅有这些优点,由于其体积小,飞行灵活,在特殊环境下也能发挥作用,得到越来越多的国家和地区的重视,继而投入巨大的热情与精力到无人机的研发当中。而数据链系统作为无人机通信中重要的组成部分,它是联系地面指挥中心和机载设备的纽带,它的可靠工作保证了信息数据是否准确可靠的传送,保证了作战指令的准确下达,保证的反馈信息的正确回传。本文阐述了一套性能良好、稳定性高的数据链收发系统的设计与实现,该系统功能是传输采集传感器采集到的数据与飞行状态的信息,并接收地面控制中心的指令信息。本设计在小型无人机数据链系统理论研究的基础上,结合装载无人机平台的具体需要,实现地面站与无人机之间的通信系统的可靠链接,从而使无人机系统中的任务平台、控制平台、监测平台以及传感器平台之间的数据可以互相交换。以保证无人机在执行作战任务时,始终处于地面的控制之中,在地面作战指令下达时,能够迅速响应,完成相应的任务。论文主要开展了如下工作:1、理论研究。在研究课题时,对诸多相关文献进行阅读研究。并针对当前无人机平台进行调研,结合项目前期的相关理论研究,对数据链各模块组成以及各模块之间的通信原理方式及算法进行整理汇集,提出总体方案。2、方案论证。为了保证系统最终能得以完成,并且达到设计及使用要求,在完成对系统的工作原理以及实施途径进行相关理论分析之后,进行项目详细方案设计的论证,充分考虑了技术的可行性。3、系统实现与测试。按照前期的总体方案,完成各子系统的设计与实现,包含机载系统和地面系统。完成样品组装后,首先在实验室完成相关功能测试;然后针对系统进行相关的环境适应性试验,包括高低温试验,振动试验,电磁兼容性试验等。最后,装载到无人机平台上,进行内场以及外场联合测试。并根据测试中出现的相关问题进行改进,最终使得系统功能性能均满足设计要求。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279
【图文】：

图 3-7 机载端机发送模块硬件电路图3.2.1.2 机载发射模块软件设计机载端机发射模块软件设计流程图如图 3-8 所示。复位发射芯片配置发射芯片参数设置TX FIFO地址设置 FIFO写入位数向FIFO写入帧数据TX 发送命令接收到串口模块数据帧NORS422 串口接收串口数据检测帧头接收剩余数据帧数据帧校验完整数据帧输出YESNO上行数据帧YES

第三章 无人机数据链机载系统设计其软件实现过程描述如下：一方面通过 RS422 串口接收来自飞行控制系统的遥测指令，先检测帧头，满足条件继续接收帧数据，否则对当前帧数据作丢弃，在丢弃当前帧之后，程序开始重新检测接下来帧数据的帧头[31]。依次接收完一帧数据之后，对帧结构中有效数据字节作校验，结果和接收到得校验字节一致时，将当前帧数据存储下来，并通过配置射频芯片将数据发射出去。按照软件设计的流程图其发射部分的配置发送芯片的部分代码如图 3-9 所示：

机载接收模块仿真模型图如图 3-11 所示：在仿真过程中，首先，天线接收到的射频信号通过高通滤波器[34]，其中限幅器的加入可有效保护接收支路，防止意外损坏。为保障噪声以及增益要求，使用了低噪声放大器对接收信号进行放大。放大后的信号通过衰减、滤波等处理最终下变频中频信号。最终将信号送入终端进行处理[35]。TermTerm2Num=2Z=50 OhmHPF_ButterworthHPF1Fpass=0.74GHzApass=3dBFstop=0.5GHzAstop=30dBAttenuatorATTEN1Loss=1dBVSWR=1BPF_ButterworthBPF1BWpass=30MHzApass=3dBBwstop=200MHzAstop=50dBAmplifier2AMP1S21=dbpolar(28,0)S11=polar(0,0)S22=polar(0,180)S12=0TermTerm1Num=1Z=50 Ohm图 3-11 机载接收模块仿真模型通过仿真结果可知，链路满足设计要求。因此可按照图 3-12 所示的硬件电路进行设计。

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