无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究

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1、中图分类号：TP92论文编号：102870415-S095学科分类号：081001硕士学位论文无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究研究生姓名周生奎学科专业通信与信息系统研究方向通信信号处理指导教师朱秋明副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringOnUAVDynamicChannelModelingandReal-tim

2、eHardwareSimulationMethodAThesisinCommunicationandInformationSystembyZhouShengkuiAdvisedbyAssociateProf.ZhuQiumingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他

3、人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要无人机具有结构简单、造价低廉、减少人员伤亡等优点已得到广泛应用，无人机飞行过程中需要持续通过数据链系统与地面控制中心或其他飞行器进行数据传输。然而，无人机通信环境复杂多变，对数据链设备的可靠传输能力要求较高，因而需要建立合适的传播

4、信道模型进行研究。本文所研究的无人机通信信道模型对物理层算法优化及数据链通信系统方案设计具有重要参考意义，而基于该模型研制与真实状况非常接近的信道模拟器，可以在实验室内完成对数据链设备的性能测试验证，对控制风险、降低成本和减少伤亡事件发生等具有重要实用价值。首先，简要介绍了无线信道基础理论，并基于无线信道延迟抽头线模型建立无人机动态信道模型。在此基础上，重点研究了基于无人机飞行轨迹的信道参数估计算法，并针对两种不同飞行场景进行了仿真分析。其次，基于高斯变量分解模型提出一种无人机信道实时模拟方法，详细推导了该方法的输出幅值分布，并针对无人机多天线

5、系统的MIMO信道分析了该方法的空时相关特性，同时提出了一种基于分解模型的MIMO信道仿真方法，并进行了仿真分析，数值仿真结果表明仿真模型输出特性均与理论模型吻合。最后，基于前述信道模型及实时模拟方法设计研制一套无人机动态信道仿真器，重点研究了基于FPGA开发平台的动态信道实时模拟实现；同时利用不同的测试方案对无人机信道仿真器的各项性能指标进行了测试，分析结果表明，无人机动态信道仿真器能够满足各项设计指标要求。关键词：无人机信道，统计特性，信道参数估计，分解模型，MIMO，动态信道仿真I无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究ABSTRACTUnm

6、annedAerialVehicle(UAV)hasbeenwidelyusedbecauseoftheadvantages,suchassimplestructure,lowcostandreducingcasualties.Itneedstocommunicatewithmissioncontrolorothervehiclesthroughdatalinksystematalltimeswhenfiying.HowevertheUAVs’communicationenvironmentiscomplicatedandchanging.Th

7、edatalinkequipmentneedhighercapabilityforreliabletransmission.Soresearchingforproperchannelmodelingisnecessary.TheresearchingforUAV’schannelmodelhasimportantreferencesignificancetooptimizethephysicallayeralgorithmanddesignthecommunicationsystem.Andtheemulatordesignedbasedonc

8、hannelmodelisveryclosetotherealcommunicationenvironment.Itcanbeusedforperfo