微小型无人机数据链分发系统探究

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1、微小型无人机数据链分发系统探究摘要：当前微小型无人机系统还没有完整的数据链，数据分发难以实现，战场信息得不到共享，针对这一问题，对微小型无人机数据链进行研究，并提出战场数据分发解决方案，为建立完整的微小型无人机数据链传输系统奠定理论基础。关键词：微小型无人机；数据链；数据分发系统；缓存算法随着科技信息时代的发展，无人机的研制取得了突破性的进展。根据美国国防部（DoD）发布的无人机系统路线图[1][2][3],无人驾驶飞机（简称“无人机”）与其他武器相比有更好的优越性，具有低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动性等诸多优势，在情报侦察中具有重要的作

2、用。作为无人机核心技术之一的数据链传输系统是无人机系统的重要组成部分，用于完成对无人机的遥控、遥测、跟踪定位及传感器信息的传输，具有统一的消息格式和波形规范、传输距离远、传输速度快和系统容量大的特点，在未来的信息化战争中扮演越来越重要的角色。而体积小、质量轻、部署灵活、机动性好、成本低的微小型无人机（Mini—UAV）还没用完善的数据链设备，主要原因是缺少有效的数据分发系统，使得战场信息难以得到共享。本文提出一种数据分发策略，以完善微小型无人机数据链系统。1微小型无人机数据链系统模型无人机数据链系统通常就是无人机测控系统。无人机数据链路系统框图如图1

3、所示。根据《无人机系统及作战使用》[4]按数据传输方向的不同可分为上行链路和下行链路。上行链路主要完成地面站至无人机的遥控指令的发送和接收，可用于传输地面操纵人员的指令，引导无人机按地面人员的指令飞行，并控制机载任务设备；下行链路主要完成无人机至地面终端的遥测数据，用于传送无人机的姿态、位置、机载设备的工作状态、当前遥控指令等，进行信息红外或电视图像的发送和接收以及跟踪定位信息的传输，并可用其来进行测距。1.1数据链设备主要由测控管理器、发射机及接收机组成，测控管理器负责地面遥控与遥测数据的融合和处理，管理无线电发射与接收时序，使遥控与遥测同步协调工

4、作。发射机和接收机由无线电测控电台及天线构成，无线电测控电台可釆用双工数传电台，负责遥控指令的发射与遥测数据的接收。1.2机载设备包括飞行控制器、传感器及执行机构，飞行控制器一方面收集、处理来自于各个传感器的飞行参数，并将数据打包发送给地面接收装置。另一方面接收来自于地面站的遥控遥测指令，译码后发送给执行机构执行，调整无人机飞行参数。1.3地面设备包括图像显示设备和工程控制计算机、数据分发系统。工程控制计算机对所接收的遥测数据进行处理，而后由图像显示设备将处理后的数据进行显示，供地面操纵人员实时掌握和调整无人机的飞行状态，并通过数据分发系统组建战术局

5、域网将数据图像传递给其他单位。2数据分发系统设计方案在执行某一任务时，地面各单位往往需要协调配合，获取实时可靠的战场信息，并达到战场资源共享。应用微小型无人机系统，不仅要将无人机获取的数据、图像以及视频等信息准确传回地面控制站，还要将信息分发予指挥中心以及其他任务单位。这要求微小型无人机系统具有完善的数据链系统，其中重要的一环是数据分发系统的建立。2.1数据分发系统的设计思路由于微小型无人机通信带宽有限，不能通过下行链路直接将数据、图像及视频信息传给到地面各单位。如果引进一种中间机制，将所要传的信息暂存于这一中间机构，并按照一定的机制进行更新，以保证

6、在存储磁盘允许的范围内，保存大量有效信息。需要获取信息的部门单位根据一定的权限以及优先级通过统一的通信机制获取无人机信息，达到战场信息的共享，而不占用有限的无人机带宽。这一中间机构就是数据分发系统，它作为微小型无人机与各部队部门的中间环节，建立了强大的数据分发机制如图2所示，地面控制站接收微小型无人机信号传递给数据分发器，由数据分发器与各单位计算机组建战术局域网，将信息分发到各参战部队，达到战场一体化。2.2数据分发系统的结构与工作原理数据分发系统由数据分发器与数据接收器构成如图3所示。数据分发器由用户IP范围设置模块、分发任务管理模块、分发组件以及

7、缓存服务器构成。用户IP范围设置模块用来控制接受服务的客户计算机，确定哪些用户能够接收到信息。分发任务管理模块将接收的无人机数据图像视频等信息暂存于磁盘，再根据需求从缓存服务器中提取储存信息传到收发组件，发送组件将数据流进行分块，本系统中按1000字节为单位进行分块发送，通过IP协议进入战术局域网，使需求单位进行接收，在此过程中分发任务管理模块可以暂停、恢复、终止数据传输。数据接收器用于接收战术局域网中的信息。通过收发组件接收局域网的数据流，进入数据流执行机构，通过分发操作系统，将数据、图像、视频等信息送达需求单位。每一个分发任务都要经过数据分发前的

8、连接准备阶段和数据分发阶段。在数据分发准备阶段，地面控制站工作人员需要设置好本次分发的目标单位IP地址段范围