CN112118552A - 一种无人平台的遥控多链路数据决策处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,所述设备搭载在小型攻击型水面无人艇上,包括:超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台以及遥控多链路数据决策***,遥控多链路数据决策***包括:信息采集设备、数据分析判决计算机、设备选择器;信息采集设备采集2MHz~20000MHz的空中信号,转化成数字信号留给数据分析判决计算机分析和判决,确定数据链路工作方式并反馈给设备选择器,设备选择器选择状态好的电台工作,完成相关的作战任务。本发明使数据链路中的设备发挥最高能力,降低消耗,弥补小型攻击型水面无人艇多链路设备集成带来的不足,提高作战的可靠性、安全性、隐蔽性。
Description
技术领域
本发明属于无人平台技术领域,主要涉及一种需要使用无线通信设备实现主站对小型攻击型水面无人艇远距离遥控的多链路数据决策的处理方法。
背景技术
无人平台***是工业技术研究的热点,具有察打一体功能的无人平台的军事需求只会越来越大,本专利针对小型攻击型水面无人艇独有的特殊性:第一,攻击型无人艇有全天时作战任务要求,搭载多波段图像探测器,为方便操作人员观察取证,还有彩色图像显示探测器,图像在高清和超清级别,同时还要具有低延迟的能力,对图传信道和数传信道都有很高的要求。第二,无线通信设备集成安装难度大,无线通信设备之间有存在临道干扰、空间多模干扰和同信道干扰。小型攻击型无人艇上除动力燃机外,为完成防空和反艇侦查打击任务,机枪、舰载弹、反潜鱼雷是必不可少,还需要搭载导航***、激光雷达避障***、光电侦查***、搜索雷达、电视监视设备等,为实现远距离无线通信,需要搭载超高频图传电台、宽带特高频图传电台、短波数传电台和卫星通讯电台等多种数据链设备等,而无人艇全长不超过15米,宽不超过4.7米,排水量不超过为15吨,同时为满足作战隐蔽的要求,高度不超过3.5米,如此多设备集成在一个小平台,无线通信设备之间必然存在临道干扰,空间传输波束叠加干扰等一系列问题,造成通信能力下降。第三,原无线通信设备上艇后必然减配设置,以短波通信设备天线为例,在陆地安装时天线配置在15米以上拉线天线,上艇后拉线天线甚至环形天线都不适合安装,只能采用鞭天线,数据链路效果会有一定程度下降。第四,开机的设备越多必然存在消耗过大,续航能力下降。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是:基于现有技术中的需求和面临的问题,提供一种无人平台的遥控多链路数据决策处理方法,使数据链路中的设备发挥最高能力,降低消耗,弥补小型攻击型水面无人艇多链路设备集成带来的不足,提高作战的可靠性、安全性、隐蔽性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供一种无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述遥控多链路数据决策处理设备搭载在小型攻击型水面无人艇上,遥控多链路数据决策处理设备包括:超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台以及遥控多链路数据决策***,遥控多链路数据决策***包括:信息采集设备、数据分析判决计算机、设备选择器;信息采集设备对2MHz~20000MHz的空中信号全部收下来进行解读、抽样、量化,转化成数字信号留给数据分析判决计算机分析和判决,即将小型攻击型水面无人艇可能收到的数据链路信号全部收下来进行数字化处理,根据数字化处理结果,数据分析判决计算机确定数据链路工作方式并反馈给设备选择器,设备选择器从超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台中选择状态好的电台工作,完成相关的作战任务。
其中,所述数据分析判决计算机按照约定的协议解读空中信号,协议内容包括:工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信数据内容,解读的过程包括滤波、混频、中频解调和基带数据对比。
其中,所述基带数据对比的对比内容包括:误码率分析,误码率分析在数据链路通信的调制解调前进行,无线电台主站发送的数据在调制时经过纠错编码,小型攻击型水面无人艇上电台接收时经过纠错解码,对部分错误进行纠正,属于调制解调后,将调制解调前和调制解调后数据统计,分别记录其误码率;调制解调前误码率反映出信道状态,调制解调后误码率反映出在该信道状态下的设备状态,根据该设备状态将其分成高、中、低,当设备状态为低时,切换到设备状态好的数据链路。
其中,所述基带数据对比的对比内容还包括:前向纠错,当设备状态下降时,传输的信息中出现错误,数据分析判决计算机对传输的数据和通信协议比对时将协议中不会出现的错误信息过滤掉,实现二级纠错。
其中,所述基带数据对比的结果表明数据链路未达到预期效果时,数据分析判决计算机将数据链路调整并反馈给设备选择器,设备选择器对数据链路进行重新选择,使设备状态好的电台工作。
其中,所述数据分析判决计算机采用以AD9361为核心的射频板和以FPGA为核心的基带板组成,射频板和基带板通过FMC接口相连。
其中,所述数据分析判决计算机和设备选择器之间以I/O方式连接实现数据反馈。
本发明还提供一种无人平台的遥控多链路数据决策处理方法,所述处理方法基于上述权利要求7所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备实现,包括以下步骤:
步骤1:小型攻击型水面无人艇从码头港口驶出或从大型舰船布放时,此时无线电台主站与无人艇距离最近,所有无线通信设备均工作在最佳状态下,此时遥控多链路数据决策处理设备选择使用可实现高清晰度图像数据传输的超高频图传电台;
步骤2:遥控多链路数据决策处理设备检测超高频图传电台的信息传输速率和误码率,当信道状态为高和中状态时,保持使用当前电台;
步骤3:当超高频图传电台的设备状态降低为低状态时,遥控多链路数据决策处理设备将宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台开机并对它们进行设备状态检测;
步骤4:当遥控多链路数据决策处理设备检测到宽带特高频图传电台的设备状态在高或者中时,转步骤5,当检测到卫星通讯电台设备状态在高或者中时,转步骤6,当检测到超短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤7,当检测到短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤8;
步骤5:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到宽带特高频图传电台;
步骤6:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到卫星通讯电台;
步骤7:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到超短波数传电台;
步骤8:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到短波数传电台;
步骤9:当数据链数据决策处理设备检测到当前设备状态为低时,遥控多链路数据决策处理设备将所有电台开机对它们进行设备状态检测,转步骤4;
步骤10:当所有数据链使用的通信电台的设备状态都是低状态时,小型攻击型水面无人艇停止执行当前任务并返航。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的无人平台的遥控多链路数据决策处理方法,可对多种无线通信数据链实现统一调度,有益效果体现在以下几个方面。
(1)可对小型攻击型水面无人艇的无线通信数据链路的通信能力进一步提升,其通信能力超过任何一种当前正在使用的数据链路。
(2)在空间狭小的无人平台上,降低了无线通信数据链路集成的难度和要求,为进一步增加攻击型无人平台作战功能提供了可能。
(3)消除了多频段无线通信数据链路间临道干扰和空间传输波束叠加干扰等问题,进一步发挥和提高了单一数据链路的效能。
(4)降低了设备的功耗,提升了续航能力,增加了隐蔽能力。
(5)该遥控多链路数据决策处理方法的扩展性强,对数据链路设备的接口进行约定后可以和其他多种无线数据链路集成使用,可方便的移植于机载和车载平台上。
附图说明
图1是数据分析判决计算机的功能图。
图2是遥控多链路数据决策处理方法的软件工作流程图。
图3是信道状态和设备状态对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例无人平台的遥控多链路数据决策处理设备搭载在小型攻击型水面无人艇上,遥控多链路数据决策处理设备包括:超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台以及遥控多链路数据决策***,遥控多链路数据决策***包括:信息采集设备、数据分析判决计算机、设备选择器;信息采集设备对2MHz~20000MHz的空中信号全部收下来进行抽样、量化,转化成数字信号留给数据分析判决计算机分析和判决,即将小型攻击型水面无人艇可能收到的数据链路信号全部收下来进行数字化处理,根据数字化处理结果,数据分析判决计算机确定数据链路工作方式并反馈给设备选择器,设备选择器从超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台中选择状态好的电台工作,完成相关的作战任务。
数据分析判决计算机按照约定的协议解读数据,协议内容包括:工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信数据内容等,解读的过程除了传统的滤波、混频、中频解调外,关键在于基带数据的对比,对比内容主要有以下两个内容:第一,误码率分析,该过程实际上是在数据链路通信的调制解调前进行的,无线电台主站发送的数据在调制时经过了纠错编码,艇上电台接收时经过了纠错解码,对一部分错误进行了纠正,属于调制解调后,将调制解调前和调制解调后数据统计,分别记录其误码率。调制解调前误码率反映出信道状态,调制解调后误码率反映出在该信道状态下的设备状态,根据该设备状态将其分成高、中、低,当设备状态为低时,需要切换到设备状态好的数据链路。第二,前向纠错,当设备状态下降时,传输的信息中会出现错误,但该信息的传输不一定会被错误的使用,原因为数据分析判决计算机对传输的数据和通信协议比对时将协议中不会出现的错误信息过滤掉,实现二级纠错功能,进一步提高设备的可靠性。同时,它还具有调整信息发送速率的功能,对于无线数据链路来说,高速数据传输时,短暂的干扰依然会产生很大影响,此时根据作战任务的闲忙状态,调整信息的发送速率,可以有效提高数据发送的正确性,数据分析判决计算机的功能见图1。当以上措施都无法使该数据链路达到预期的效果时,数据分析判决计算机将数据链路调整的方式反馈给设备选择器,设备选择器对数据链路进行重新选择,使设备状态好的电台工作,完成相关的作战任务。
该专利中多数据链数据决策处理方法的核心为数据分析判决计算机,其硬件实现采用以AD9361为核心的射频板和以FPGA为核心的基带板组成,两板通过FMC接口相连。射频板主要功能是进行D/A转换、滤波、混频和功率放大等信号处理,基带板主要进行基带信号处理,包括信号的调制及解调、电路控制等功能。
无线数据链路决策处理方法运行于数据分析判决计算机,对于运行的结果以I/O方式反馈设备选择器,达到设备选择的目的,无线数据链路决策处理方法的工作流程图如图2所示,具体包括以下步骤:
步骤1:小型攻击型水面无人艇从码头港口驶出或从大型舰船布放时,此时主站与无人艇距离最近,所有无线通信设备均工作在最佳状态下,此时遥控多链路数据决策处理设备选择使用可实现高清晰度图像数据传输的超高频图传电台。
步骤2:遥控多链路数据决策处理设备检测超高频图传电台的信息传输速率和误码率,当信道状态为高和中状态时,保持使用当前电台。
步骤3:当超高频图传电台的设备状态降低为低状态时,遥控多链路数据决策处理设备将宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台开机并对它们进行设备状态检测。
步骤4:当遥控多链路数据决策处理设备检测到宽带特高频图传电台的设备状态在高或者中时,转步骤5,当检测到卫星通讯电台设备状态在高或者中时,转步骤6,当检测到超短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤7,当检测到短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤8。
步骤5:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到宽带特高频图传电台。
步骤6:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到卫星通讯电台。
步骤7:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到超短波数传电台。
步骤8:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到短波数传电台。
步骤9:当数据链数据决策处理设备检测到当前设备状态为低时,遥控多链路数据决策处理设备将所有电台开机对它们进行设备状态检测,转步骤4。
步骤10:当所有数据链使用的通信电台的设备状态都是低状态时,小型攻击型水面无人艇停止执行当前任务并返航。
本实施例中,在对设备的高、中、低状态划分时,需要将信道状态和设备状态对应起来,信道状态和设备状态的对应关系如图3所示。在图3中,信道状态的误码率随着信道环境的恶化不断增大,原因为信道状态只反映信道的环境,它没有经过纠错处理,很小的一点差错也会反映出来,而设备状态反映纠错处理后设备的工作状态,设备状态相比于信道状态,具有一定抗干扰能力,也就是图中在相同的信道环境的恶化条件下,设备状态有更低的误码率。当信道状态在0到A这段区域内,设备状态的误码率为零,该区域被定义为信道状态“高”,信息可以被完全正确的传输。当信道状态在A到B这段区域内,设备状态出现了误码率,在数据链传输总体设计时,根据作战任务的需要,当图像传输过程中出现错帧时,只要错帧的数量不影响操作人员对图像中目标景物的判断,可以认为该误码率是在可接受的范围内,将误码率在A到B范围内定义为“中”状态。当信道状态的误码率超过C后,我们认为误码率已经大到影响了操作人员对目标景物的判断,会影响作战任务的执行,该设备状态被定义为“低”。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述遥控多链路数据决策处理设备搭载在小型攻击型水面无人艇上,遥控多链路数据决策处理设备包括:超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台以及遥控多链路数据决策***,遥控多链路数据决策***包括:信息采集设备、数据分析判决计算机、设备选择器;信息采集设备对2MHz~20000MHz的空中信号全部收下来进行解读、抽样、量化,转化成数字信号留给数据分析判决计算机分析和判决,即将小型攻击型水面无人艇可能收到的数据链路信号全部收下来进行数字化处理,根据数字化处理结果,数据分析判决计算机确定数据链路工作方式并反馈给设备选择器,设备选择器从超高频图传电台、宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台中选择状态好的电台工作,完成相关的作战任务。
2.如权利要求1所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述数据分析判决计算机按照约定的协议解读空中信号,协议内容包括:工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信数据内容,解读的过程包括滤波、混频、中频解调和基带数据对比。
3.如权利要求2所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述基带数据对比的对比内容包括:误码率分析,误码率分析在数据链路通信的调制解调前进行,无线电台主站发送的数据在调制时经过纠错编码,小型攻击型水面无人艇上电台接收时经过纠错解码,对部分错误进行纠正,属于调制解调后,将调制解调前和调制解调后数据统计,分别记录其误码率;调制解调前误码率反映出信道状态,调制解调后误码率反映出在该信道状态下的设备状态,根据该设备状态将其分成高、中、低,当设备状态为低时,切换到设备状态好的数据链路。
4.如权利要求3所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述基带数据对比的对比内容还包括:前向纠错,当设备状态下降时,传输的信息中出现错误,数据分析判决计算机对传输的数据和通信协议比对时将协议中不会出现的错误信息过滤掉,实现二级纠错。
5.如权利要求4所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述基带数据对比的结果表明数据链路未达到预期效果时,数据分析判决计算机将数据链路调整并反馈给设备选择器,设备选择器对数据链路进行重新选择,使设备状态好的电台工作。
6.如权利要求5所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述数据分析判决计算机采用以AD9361为核心的射频板和以FPGA为核心的基带板组成,射频板和基带板通过FMC接口相连。
7.如权利要求6所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备,其特征在于,所述数据分析判决计算机和设备选择器之间以I/O方式连接实现数据反馈。
8.一种无人平台的遥控多链路数据决策处理方法,其特征在于,所述处理方法基于上述权利要求7所述的无人平台的遥控多链路数据决策处理设备实现,包括以下步骤:
步骤1:小型攻击型水面无人艇从码头港口驶出或从大型舰船布放时,此时无线电台主站与无人艇距离最近,所有无线通信设备均工作在最佳状态下,此时遥控多链路数据决策处理设备选择使用可实现高清晰度图像数据传输的超高频图传电台;
步骤2:遥控多链路数据决策处理设备检测超高频图传电台的信息传输速率和误码率,当信道状态为高和中状态时,保持使用当前电台;
步骤3:当超高频图传电台的设备状态降低为低状态时,遥控多链路数据决策处理设备将宽带特高频图传电台、卫星通讯电台、超短波数传电台、短波数传电台开机并对它们进行设备状态检测;
步骤4:当遥控多链路数据决策处理设备检测到宽带特高频图传电台的设备状态在高或者中时,转步骤5,当检测到卫星通讯电台设备状态在高或者中时,转步骤6,当检测到超短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤7,当检测到短波数传电台设备状态在高或者中时,转步骤8;
步骤5:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到宽带特高频图传电台;
步骤6:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到卫星通讯电台;
步骤7:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到超短波数传电台;
步骤8:遥控多链路数据决策处理设备将数据链通信电台切换到短波数传电台;
步骤9:当数据链数据决策处理设备检测到当前设备状态为低时,遥控多链路数据决策处理设备将所有电台开机对它们进行设备状态检测,转步骤4;
步骤10:当所有数据链使用的通信电台的设备状态都是低状态时,小型攻击型水面无人艇停止执行当前任务并返航。
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