CN113965830A - 一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法 - Google Patents

Abstract

基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，包括中继遥测设备对多个飞行目标发送的遥测数据解调后重新组帧，并将新的数据帧调制后向地面站发送；中继遥测设备与地面站之间以最高传输速率传输新的数据帧，设计飞行目标的传输速率使N个飞行目标在相同时间内完成数据帧的传输，使得传输宽带利用率最大化；划分目标与设备之间所用频带，避免多目标共用信道之间的干扰；地面站将解调后的数据发送至地面处理软件，地面处理软件对飞行目标的遥测数据进行处理分发。本发明通过再生转发的方式，实现多目标中继遥测支持；设计帧结构和地面处理分发，使中继遥测设备与地面站之间仅需1条传输链路就可实现多目标遥测数据与中继遥测设备自身工作状态数据的下传。

Description

一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法

技术领域

本发明属于飞行器试验靶场测控领域，具体涉及一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法。

背景技术

遥测***主要通过地面站实时接收并解调飞行目标发送的无线电信号，从而获取飞行目标及载荷的工作状态，是靶场飞行试验的重要组成部分。当飞行目标高度较低或者受高山等遮挡时，地面站与飞行目标无法通视，将接收不到遥测信号，会造成重大的试验安全风险，在试验中要尽量避免。利用空基中继遥测的方法，在浮空平台上搭载中继遥测设备，如图1所示，可以实现地面站与飞行目标不通视情况下的遥测数据接收。

原有的空基中继遥测设备主要针对单个飞行目标，采用的是透明转发模式，原理是中继遥测设备将接收到的飞行目标发送的遥测信号进行频谱搬移后进行放大转发，该模式的优点是处理算法简单、中继转发时延较小，缺点主要有两个，一是无法进行多目标中继遥测，因此无法满足多目标中继遥测的实际应用需求，二是中继遥测设备自身工作状态的下传需要单独的信道，不够经济高效。

发明内容

针对现有空基中继遥测模式存在的缺点，本发明的目的在于提出一种基于再生转发多目标空基中继遥测方法，在实现对多个飞行目标的中继遥测的同时还能传输中继遥测设备自身工作状态。

本发明提出的基于再生转发多目标空基中继遥测方法，主要原理是中继遥测设备将多个飞行目标发送的遥测数据解调后重新组帧，并将新组成的数据帧调制后向地面站发送，地面站将解调后的数据发送到地面处理软件，地面处理软件对多个飞行目标的遥测数据进行处理分发，从而实现对多个飞行目标的中继遥测。

本发明提出的基于再生转发多目标空基中继遥测方法主要包括帧结构设计、传输速率设计、频带划分和地面处理分发设计等内容。

(一)帧结构设计

飞行目标以数据帧的形式发送遥测数据，中继遥测设备需要将接收到的多个飞行目标发送的遥测数据解调，将自身工作状态数据帧和多个飞行目标的遥测数据帧组成新的数据帧，具体步骤如下：

步骤1：计算中继遥测设备自身工作状态数据帧长度L₀，单位bit；

步骤2：解调需要中继遥测的N个飞行目标的遥测数据，数据帧长度分别为L₁,L₂,...,L_N，单位bit；

步骤3：将中继遥测设备自身工作状态数据帧和N个飞行目标的遥测数据帧的顺序排列，组成新的数据帧；

步骤4：需要向地面站传输的新的数据帧长度

单位bit。

(二)传输速率设计

遥测地面接收站可承载的最高传输速率为R bit/s，中继遥测设备与地面站之间以速率Rbit/s进行传输时信道利用率最高，为保证多个飞行目标在相同时间内都能完成数据帧的传输，需要对飞行目标的传输速率进行设计，具体步骤如下：

步骤5：中继遥测设备向地面站传输的每帧数据长度为L bit，在最高传输速率Rbit/s下，完成数据传输总共需要时间

步骤6：设N个飞行目标的传输速率分别为R₁,R₂,...,R_N，为保证多个飞行目标的遥测数据帧在相同时间内完成传输，因此要求

步骤7：设定目标函数f＝T-T′,f≥0，使目标函数f的值最小的R₁,R₂,...,R_N解，即为各飞行目标遥测最优传输速率。

(三)频带划分

多个飞行目标共用遥测频带，若频点选择不合理，则会造成相互干扰，应当避免，因此需要对飞行目标与中继遥测设备之间所用遥测频带进行划分，具体步骤如下：

步骤8：计算每个飞行目标遥测传输所需带宽。飞行器遥测通常采用FM、BPSK等调制方式，飞行目标遥测传输所需带宽B_n＝1.5×R_n,n＝1,2,...,N，单位Hz；

步骤9：计算每个飞行目标遥测中心频点。设可用频带范围为[f_L,f_H]，其中***设计时应保证

则飞行目标遥测中心频点

(四)地面处理分发

地面站对接收到的中继遥测设备下传的信号进行解调后，将对外发送出如图2所示的遥测数据帧，地面处理软件根据试验需求对数据进行处理分发，具体步骤如下：

步骤10：将数据帧起始L₀长度数据发送到中继遥测设备工作状态显示终端；

步骤11：将数据帧中对应位置的L_n长度的数据帧分别发送到飞行目标的数据处理终端1，终端2，···，终端N。

本发明一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法的优点在于：

1.通过再生转发的方式，实现了多目标中继遥测支持，频带的划分避免了多目标共用信道之间的干扰。

2.帧结构和地面处理分发的设计使得中继遥测设备与地面站之间只需要1条传输链路就可以实现多目标遥测数据与中继遥测设备自身工作状态数据的下传，经济高效。

3.传输速率的设计使得传输带宽利用率最大化。

附图说明

图1为空基中继遥测工作的示意图。

图2为本发明一实施例中中继遥测帧结构及分发处理的示意图。

具体实施方式

以N＝3个飞行目标同时进行中继遥测为实施例，说明本发明的具体实施步骤。

(一)帧结构设计

步骤1：假定中继遥测设备自身工作状态数据帧长度为256bit，即L₀＝256；

步骤2：解调需要中继遥测的3个飞行目标的遥测数据，假定数据帧长度分别为384bit，128bit和256bit，即L₁＝384,L₂＝128,L₃＝256；

步骤3：将中继遥测设备自身工作状态数据帧和3个飞行目标的遥测数据帧的顺序排列，组成新的数据帧；

步骤4：需要向地面站传输的新的数据帧长度L＝256+384+128+256＝1024bit。

(二)传输速率设计

步骤5：假定遥测地面接收站可承载的最高传输速率为R＝1.024Mbit/s，中继遥测设备向地面站传输的每帧数据长度为L＝1024bit，在最高传输速率1.024Mbit/s下，完成数据传输总共需要时间

步骤6：设3个飞行目标的传输速率分别为R₁,R₂,R₃，为保证3个飞行目标的遥测数据帧在相同时间内完成传输，因此要求

步骤7：求得R₁＝384Kbit/s,R₂＝128Kbit/s,R₃＝256Kbit/s时，目标函数f取得最小值0，此时384Kbit/s,128Kbit/s,256Kbit/s分别为三个飞行目标遥测最优传输速率。

(三)频带划分

步骤8：计算每个飞行目标遥测传输所需带宽。飞行器遥测采用FM调制方式，3个飞行目标遥测传输所需带宽B₁＝576KHz,B₂＝192KHz,B₃＝384KHz；

步骤9：计算每个飞行目标遥测中心频点。设可用频带范围为[180MHz,185MHz]，即f_L＝180MHz,f_H＝185MHz，则计算飞行目标遥测中心频点得f₁＝180.288MHz,f₂＝180.672MHz,f₃＝180.960MHz。同时，频带上限的设置满足

***设计符合要求。

(四)地面处理分发

步骤10：将数据帧起始256bit长度数据发送到中继遥测设备工作状态显示终端；

步骤11：将数据帧中对应位置的384bit，128bit和256bit的数据帧分别发送到飞行目标的数据处理终端1、终端2，终端3。

上述实施例仅示例性说明本发明的方法步骤及其核心思想，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，其特征是该方法包括

(1)帧结构设计：飞行目标以数据帧的形式发送遥测数据，中继遥测设备对多个飞行目标发送的遥测数据解调后将自身工作状态数据帧和多个飞行目标的遥测数据帧组成新的数据帧，并将新的数据帧调制后向地面站发送；

(2)传输速率设计：中继遥测设备与地面站之间以地面站可承载的最高传输速率传输新的数据帧，设计飞行目标的传输速率使N个飞行目标在相同时间内都完成遥测数据帧的传输；

(3)频带划分：对飞行目标与中继遥测设备之间所用遥测频带进行划分，避免遥测数据传输时的相互干扰；

(4)地面处理分发：地面站对接收到的中继遥测设备下传的数据进行解调并将解调后的数据发送至地面处理软件，地面处理软件对多个飞行目标的遥测数据进行处理分发。

2.根据权利要求1所述的一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，其特征是帧结构设计的具体步骤为：

步骤1：计算中继遥测设备自身工作状态数据帧长度L₀，单位bit；

步骤2：解调需要中继遥测的N个飞行目标的遥测数据，数据帧长度分别为L₁,L₂,...,L_N，单位bit；

步骤3：将中继遥测设备自身工作状态数据帧和N个飞行目标的遥测数据帧的顺序排列，组成新的数据帧；

步骤4：向地面站传输的新的数据帧长度

单位bit。

3.根据权利要求2所述的一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，其特征是传输速率设计的具体步骤为：

步骤5：中继遥测设备向地面站传输的每帧数据长度为L bit，在最高传输速率R bit/s下，完成数据传输总共需要时间

步骤6：设N个飞行目标的传输速率分别为R₁,R₂,...,R_N，要求

步骤7：设定目标函数f＝T-T′,f≥0，使目标函数f的值最小的R₁,R₂,...,R_N解，即为各飞行目标遥测最优传输速率。

4.根据权利要求3所述的一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，其特征是频带划分的具体步骤为：

步骤8：计算每个飞行目标遥测传输所需带宽B_n＝1.5×R_n,n＝1,2,...,N，单位Hz；

步骤9：计算每个飞行目标遥测中心频点；设可用频带范围为[f_L,f_H]，要求

则飞行目标遥测中心频点

5.根据权利要求4所述的一种基于再生转发的多目标空基中继遥测方法，其特征是地面处理分发的具体步骤为：

步骤10：将数据帧起始L₀长度数据发送到中继遥测设备工作状态显示终端；

步骤11：将数据帧中对应位置的L_n长度的数据帧分别发送到飞行目标的数据处理终端1，终端2，···，终端N。

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