無人機光電偵察設備數據鏈方案
一、產品簡介
（一）系統組成
無人機光電偵察設備數據鏈實現某型無人機光電載荷與地面站之間的通信，可完成1個地面站同時對2架無人機光電載荷的無線通信。該數據鏈由2套機載數據終端、1套地面數據終端等組成，主要完成對無人機光電偵察設備的遙控、遙測和偵察信息實時傳輸與處理等功能。無人機光電偵察設備數據鏈工作示意圖如下所示：
圖：無人機光電偵察設備數據鏈工作示意圖
圖：光電偵察設備與數據鏈設備信號連接圖
（二）技術特點
（1）實現與可攜式操控終端的遙控、遙測和圖像信息的傳輸；
（2）具有一站控一機（一控一）、一站控二機（一控二）的能力，機載數據終端具有中繼工作能力；
（3）具有移動測控能力；
（4）具有環境頻譜感知抗幹擾能力；
（5）頻道可設置，頻道數不少於9個。
（6）作用距離：≥15km（傳輸速率8Mbps，無線電視距）；
（7）傳輸速率：下行具備2Mbps、4Mbps、8Mbps傳輸能力；上行具備25.6kbps傳輸能力。
二、技術方案
（一）系統設計
無人機光電偵察設備數據鏈系統工作在L頻段，採用TDMA+OFDM的體制，一套系統（含兩架無人機一套可攜式地面設備）收發採用同一個頻率工作。
1、時隙分配
本系統TDMA的1個時幀由4個時隙組成，每個無人機數據傳輸佔2個時隙，每個一長一短，長時隙用來無人機發送遙測和圖像信息，短時隙用來地面發送遙控信息。TDMA時隙結構如圖所示。
圖：TDMA時隙結構
2、信號處理流程
調製端信號處理流程如圖2-2所示。
圖：調製端信號處理流程
無論是測控還是圖像，輸入數據先按照幀結構組幀後，再加擾以分散能量，接著信道編碼，之後進行星座圖映射，在映射後數據中插入導頻，再進行OFDM調製，插入保護間隔後，直接送給DAC轉換成模擬信號輸出。
（二）硬體設計
無人機數據鏈系統硬體設計分為機載設備和和地面設備兩個部分。機載設備由機載數據終端和機載天線組成，地面設備由地面數據終端、電源/數據線和三腳架組成。下面針對核心的機載數據終端和地面數據終端這2個模塊的設計進行詳述。
1、機載數據終端
機載數據終端功能描述：（1）通過機載天線，接收來自地面站的上行遙控指令信息，經過放大、解調、解幀處理後發送給無人機主控系統；（2）接收來自無人機的下行遙測信息和圖像信息，經過編幀、調製、放大處理後通過機載天線發送給地面站系統。
機載終端硬體指標如下：
（1）工作頻段：L波段；
（2）輸入電壓：5.3V~5.5V；功耗：≤12W；
（3）重量（不含天線）：≤110g；
（4）尺寸（長×寬×高）：130mm×63mm×18mm(±2mm)。
機載終端硬體接口如下：
（1）機載射頻連接器類型：SSMB-JHD4；
（2）機載低頻連接器類型：2005S-2x12P；
機載終端包括基帶處理模塊、接口模塊、發射信道模塊、接收信道模塊、時序開關模塊和電源處理模塊，共6部分。系統框圖如下所示：
圖：機載終端模塊劃分
接口模塊用於實現和數據鏈外部系統的同步422、異步422接口轉換；
基帶處理模塊用於基帶信息處理、編幀、解幀、調製、解調、收發時序控制等；
發射信道模塊用於將基帶信號變頻、功率放大成為適合無線傳輸的信號；
接收信道模塊用於將空間接收的小信號進行低噪聲放大，並變頻為基帶可以處理的中頻信號；
時序開關模塊，用於實現TDD的收發切換；
電源處理模塊為整個獨立模塊提供各自所需的供電電壓和電流，並對輸入電源進行EMI濾波處理；
2、地面數據終端
地面數據終端功能描述：（1）通過地面指向天線，接收來自無人機的下行遙測信息和圖像信息，經過放大、解調、解幀處理後發送給地面用戶手持終端；（2）接收來自地面用戶手持終端的上行遙控信息，經過編幀、調製、放大處理後通過指向天線發送。
地面終端硬體指標如下：
（1）工作頻段：L波段；
（2）輸入電壓：9V~36V，功耗：≤12W；
（3）重量（含天線）：≤1000g；
（4）尺寸（長×寬×高）：325mm×112mm×64mm(±3mm)。
地面終端硬體接口如下：地面低頻連接器：歐度ODU連接器。
地面終端包括基帶處理模塊、接口模塊、發射信道模塊、接收信道模塊、時序開關模塊、電源處理模塊和地面指向天線，共7部分。系統框圖如下所示：
圖：地面終端模塊劃分
接口模塊用於實現和數據鏈外部系統的同步422、網絡接口轉換；
基帶處理模塊用於基帶信息處理、編幀、解幀、調製、解調、收發時序控制等；
發射信道模塊用於將基帶信號變頻、功率放大成為適合無線傳輸的信號；
接收信道模塊用於將空間接收的小信號進行低噪聲放大，並變頻為基帶可以處理的中頻信號；
時序開關模塊，用於實現TDD的收發切換；
電源處理模塊為整個獨立模塊提供各自所需的供電電壓和電流，並對輸入電源進行EMI濾波處理；
地面指向天線用於增大系統無線傳輸距離，減少空間無線幹擾機載終端。
（三）結構設計
1、機載數據終端
機載數據終端採用印製板安裝於結構殼體之內的整機形態，既可以保證一定的結構強度，又能提供良好的電磁屏蔽效果，同時便於拆裝和維修。結構材質採用2A-H12型航空鋁材，該型鋁合金材料廣泛應用於軍品電子產品的外形結構件，適應性經過廣泛的行業應用驗證。
機載終端包括數據鏈腔體、數據鏈板、散熱尺1和散熱尺2，共4個結構部件，結構件採用導電氧化處理。機載終端產品外形如圖所示：
圖：機載數據終端外形圖
2、地面數據終端
地面終端採用印製板安裝於結構殼體之內的整機形態，既可以保證一定的結構強度，又能提供良好的電磁屏蔽效果，同時便於拆裝和維修。結構材質採用航空鋁材，該型鋁合金材料廣泛應用於軍品電子產品的外形結構件，適應性經過廣泛的行業應用驗證。
地面終端包括指向天線罩、終端底板、數據鏈腔體和數據鏈底板，共4個結構部件。天線罩和終端底板噴漆保護，數據鏈腔體和數據鏈底板採用導電氧化處理。地面終端產品外形如圖所示：
圖：地面數據終端外形圖
三、產品配套組成清單
設備配套組成清單見下表：
序號
名稱
數量
備註
1
機載數據終端
2
機載終端、配套線纜、機載全向天線
2
地面數據終端
1
地面終端、配套線纜
3
合格證
1
本文來源： 雨飛工作室
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