CN111405683A - 一种火箭的地面测发控通信*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种火箭的地面测发控通信***，包括近端通信子***和远端通信子***，近端通信子***包括近端无线收发模块，远端通信子***包括远端无线收发模块，近端无线收发模块与远端无线收发模块通过无线网通信连接。本申请利用无线收发模块传输多种信号，减少了电缆铺设和配套设备，降低了成本，并且简化了地面测发控通信***的设备组成，提高了***集成化程度。

Description

一种火箭的地面测发控通信***

技术领域

本申请涉及航空航天领域，具体涉及一种火箭的地面测发控通信***。

背景技术

在现有的航天火箭测试领域，地面测发控***分为远端设备和近端设备，前后端设备相距数公里，两者通过光缆连接，从而达到远距离控制的目的。地面测发控***的近远端通信使用传统的有线通信方式，比如大家熟知的RS422、RS485、1553B、CAN、以太网等总线形式。比较主流的方案是采用以太网作为有线信息传输介质，对于远距离传输则将电信号转换为光信号通过光纤传输。这种有线传输方式可靠性较高，已成功的在多个型号中得到应用。

但是，这种有线传输方式主要有如下几个问题：

第一、电缆产品研制初期往往并不知道火箭要在哪个发射场、发射工位进行发射，不同的发射场、不同的发射工位对于电缆长度的要求均不相同，为了适应各种可能的情况，电缆网的长度只能按照最远距离进行考虑，从而往往导致电缆网余量过大；对于一些经验不足的设计师，甚至有可能导致电缆网长度不够而需要重新投产，影响进度和成本。

第二、地面近远端之间的电缆长度往往在公里级别，在发射阵地准备阶段需要进行电缆的铺设和防护，这往往需要半天到一天的时间，这不仅产生了发射阵地的占用费用，而且对于越来越高的快速发射要求，这显然成为了一个制约因素。

第三、光纤中的玻璃线芯较为脆弱，如果承受过大的压力会导致线芯损伤或者损坏，在日常测试使用过程中如果被人踩过或者重物压过可能会造成一些隐患，而这些隐患很有可能被隐瞒而并不被测试人员知晓，从而对可靠发射造成不利影响。

近年来，随着火箭测试需求的不断增加，测试信息类型已经不局限于简单的控制和数据指令，视频监测信号、语音控制信号、无线传感器信号也逐渐被加入到火箭测试中。这些信号的共同特点是数据量大、随机性强、实时性高。面对多种信号同时传输的需求，传统的有线通信方式难以满足将多类型信号依靠单一设备同时传输的需求。

一种解决办法就是更改***架构，增加相应通信设备，这样就会带来极大的成本负担。而且，常用的通信方式传输距离普遍较短，必须增加光纤传输设备才能实现远距离传输，这样不仅带来布置和撤收时的繁琐工序，还增加了中间传输环节，带来很多不确定因素。

发明内容

本申请的目的在于提供一种地面测发控通信***，利用无线收发模块传输多种信号，降低了成本。

本申请提供了一种火箭的地面测发控通信***，包括近端通信子***和远端通信子***，近端通信子***包括近端无线收发模块，远端通信子***包括远端无线收发模块，近端无线收发模块与远端无线收发模块通过无线网通信连接。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块的天线为冗余天线，冗余天线包括主天线和备份天线。

其中，优选地，主天线为定向天线，定向天线的有效通信距离不小于2km。

其中，优选地，备份天线为全向接收天线。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块的通信频率为1.2GHz-1.5GHz，并且通信速率不低于5Mbps。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块采用单载波频域均衡波形作为物理传输波形。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块的接收机采用基于递推最小二乘法的信道跟踪。

其中，优选地，在通信距离不小于2km的条件下，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块的接收裕量大于30dB。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块采用时分双工方式实现双向和多点传输。

其中，优选地，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块具有TTL电平串口、RS232、RS422、以太网、SDI、Micro HDMI接口。

本申请的有益效果如下：

1、本申请利用无线收发模块传输多种信号，减少了电缆铺设和配套设备，降低了成本，并且简化了地面测发控通信***的设备组成，提高了***集成化程度。

2、本申请设置了无线收发模块，天线布置灵活，可以在几千米有效通信范围内实现多信号同时传输，有效降低对发射场线缆铺设环境的依赖，提高发射场的适应能力。

3、本申请的无线通信***组成架构简单，设备上电即可应用，大大提高了设备展开和撤收的速度，有利于进一步提高发射准备的快速性，具有很好的工程实际应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的火箭的地面测发控通信***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提供的火箭的地面测发控通信***的结构示意图。如图1所示，火箭的地面测发控通信***包括近端通信子***和远端通信子***。近端通信子***包括近端无线收发模块、高清摄像头、综合控制设备以及地面电源等测试设备。远端通信子***包括远端无线收发模块、监控计算机、遥测终端以及显控终端等测试设备。近端无线收发模块与远端无线收发模块通过无线网通信连接。

近端无线收发模块和远端无线收发模块具有TTL电平串口、RS232、RS422、以太网、SDI、Micro HDMI等接口，确保无线收发模块能够与大部分测试设备进行通信。作为一个实施例，如图1所示，近端无线收发模块通过以太网与高清摄像头、综合控制设备以及地面电源等测试设备进行通信，以传输数据、视频等信息。远端无线收发模块通过以太网与监控计算机、遥测终端以及显控终端等测试设备进行通信，以传输数据、视频信息等。

作为一个实施例，近端无线收发模块和远端无线收发模块具有相同的硬件设计，可以通过软件方式设置其作为近端无线收发模块或远端无线收发模块，配合近端天线或远端天线即可提供近端和远端间的无线双向数据链接。

近端无线收发模块和远端无线收发模块为标准IP通信链路，可以进行组网和中继传输等功能，支持多机中继、空中组网、多地面站组网等功能。近端无线收发模块和远端无线收发模块均包括收发两条链路，两条链路分别包括功放电路、低噪放电路、收发开关，根据测试设备的装配位置和发射功率的不同，近端无线收发模块和远端无线收发模块在外形和器件上可以有不同选择。

在传输多类型信号过程中，近端无线收发模块和/或远端无线收发模块采用时分双工(Time Division Duplexing，TDD)方式实现双向和多点传输，以减少在组网时的频率占用，使整个***设计更加简便。

无线收发模块的天线对安装环境较为敏感，为提高无线信号穿越障碍物的能力，提高信息传输的可靠性，优选地，近端无线收发模块和/或远端无线收发模块采用冗余天线设计，该冗余天线包括主天线和备份天线。安装时通过底部螺纹孔将主天线和备份天线固定在三脚架上，利用三脚架把天线架高，以便消除地面干扰。

为进一步增加天线增益，主天线为定向天线，该定向天线采用有一定方向性的微带振子板状天线，有效通信距离不小于2km。定向天线只能朝一个方向发送和接收信号，有利于信号的功率集中。优选地，主天线采用玻璃钢定向天线，玻璃钢材料抗风能力强、使用寿命长、信号传输距离远，适合室外使用。

备份天线为全向接收天线，其不发送信号，只接收正常通信指令和紧急制控信号，以通信***增强接收信号的能力和提高无线通信链路。

备份天线可以采用普通的棒状塑料全向天线。优选地，为了增加接收增益，备份天线采用玻璃钢全向天线。进一步地，地面的全向天线增益设计为6-8dBi，优选为7dBi。

优选地，近端无线收发模块和/或远端无线收发模块采用单载波频域均衡(SCFDE)波形作为物理传输波形，该波形是4G/LTE的上行波形，适合在抗干扰、低功耗环境下应用。物理层采用调制、编码、均衡等快速频域处理技术和MAC(media Access Control)层控制技术。无线网的帧结构中设计有多个分组数据子帧，分组数据子帧可以根据业务调度的需求分配给上行或下行。上行分组数据子帧可以分配给不同的测试设备。为了支持不同的视频、语音和数据业务，各种无线资源的编帧策略不同。

在发射端，物理层要完成数据扰码、信道编码、组帧、正交振幅调制(QAM)映射、上采样和根升余弦滤波(SRRC)，经过D/A转换得到复基带模拟信号，再经过上变频和功放输出。在接收过程中，使用向前同步技术，接收机同步不再依赖锁相环进行同步，同步速度快，不存在深衰落引起的失锁问题。另外，为适应相对运动造成的信道时变，接收机采用了基于递推最小二乘法(RLS)的信道跟踪，以支持一定速度的运动环境，最快运动速度大于800km/h。

火箭测试中，无线通信数据流主要包括通讯控制流、测试参数数据流、测量参数数据流、高清视频数据流等。在实际无线通信传输过程中，除与距离和遮挡关系密切的慢衰落外，还存在时变的快衰落，导致接收电平在不断波动。为了避免丢包现象，优选地，在有效通信距离不小于2km的条件下，远端无线收发模块和/或近端无线收发模块的接收裕量大于30dB，保证近端通信子***和远端通信子***均能够正常通信。

近端无线收发模块和远端无线收发模块可以通过网页访问方式进行参数设置，考虑到国家政策和用频干扰等因素，优选地，无线收发模块采用频段相对较高的L波段，通信频率为1.2GHz-1.5GHz，该频率不宜受干扰，确保通信的高可靠性和低误码率。更优选地，通信频率为1.4GHz。并且，通信速率不低于5Mbps，以满足传输带宽的需求。

本申请的有益效果如下：

1、本申请利用无线收发模块传输多种信号，减少了电缆铺设和配套设备，降低了成本，并且简化了地面测发控通信***的设备组成，提高了***集成化程度。

2、本申请设置了无线收发模块，天线布置灵活，可以在几千米有效通信范围内实现多信号同时传输，有效降低对发射场线缆铺设环境的依赖，提高发射场的适应能力。

3、本申请的无线通信***组成架构简单，设备上电即可应用，大大提高了设备展开和撤收的速度，有利于进一步提高发射准备的快速性，具有很好的工程实际应用前景。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种火箭的地面测发控通信***，其特征在于，包括近端通信子***和远端通信子***，所述近端通信子***包括近端无线收发模块，所述远端通信子***包括远端无线收发模块，所述近端无线收发模块与所述远端无线收发模块通过无线网通信连接。

2.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块的天线为冗余天线，所述冗余天线包括主天线和备份天线。

3.如权利要求2所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述主天线为定向天线，所述定向天线的有效通信距离不小于2km。

4.如权利要求2或3所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述备份天线为全向接收天线。

5.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块的通信频率为1.2GHz-1.5GHz，并且通信速率不低于5Mbps。

6.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块采用单载波频域均衡波形作为物理传输波形。

7.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块的接收机采用基于递推最小二乘法的信道跟踪。

8.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，在通信距离不小于2km的条件下，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块的接收裕量大于30dB。

9.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块采用时分双工方式实现双向和多点传输。

10.如权利要求1所述的地面测发控通信***，其特征在于，所述远端无线收发模块和/或所述近端无线收发模块具有TTL电平串口、RS232、RS422、以太网、SDI、Micro HDMI接口。

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