海域无人机带状网络接力测控系统研究.pdf

《海域无人机带状网络接力测控系统研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第36卷第5期2017年10月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYV01．36．No．50ct．2017doi：10．3969，j．issn．1003—2029．2017．05．011海域无人机带状网络接力测控系统研究曹海1，刘惠1，王兵2，朱铁林2(1．国家海洋技术中心，天津300112；2．天津航天中卫数字系统科技有限公司，天津300301)摘要：为解决目前海域无人机单点作业模式难以满足海域大范围监测和无人机系统规模化运行需求的问题，提出了无人机接力测控方案。结合现有的通信测

2、控技术，提出了4种切实可行的接力测控方案：双通道接力测控、基于FDMA的接力测控、基于CDMA的接力测控、基于TDMA的接力测控。通过对比各方案之间的优缺点，结合目前现有条件，在保证方案安全性和可实施性的情况下，最终提出了一套多种技术结合的过渡型接力测控实施方案。关键词：无人机：带状网络：接力测控中图分类号：V279；’rP273文献标志码：A文章编号：1003—2029(2017)05—0066一06按照网络分布区域的拓扑结构，将分布在狭长区域内的多个结点称为带状网绀”。海域无人机带状网络接力测控是指

3、海域无人机在带状分布的海岸各固定测控站结点之间完成无缝软切换测控接力，实现测控距离的网络延伸，从而在无人机航程能力超出测控范围的情况下实现无人机巡检效率的最大化。近些年随着沿海地区国家发展战略规划的全面实施，用海需求持续增长，用海规模不断扩大。无人机系统这一新型的海域实时动态监测手段，因其在监测端的诸多优势，在多方监测任务中发挥着重要作用。但由于目前我国海域无人机遥感监视监测技术还处于起步阶段，海域无人机遥感监视监测系统尚未形成规模化、产业化、业务化运行能力。在海域应用中，也存在诸多问题与隐患，主要体现

4、在目前海域无人机监视监测的单点作业模式难以满足海域大范围监测和无人机系统规模化运行的需求，故搭建海域无人机带状网络接力测控系统就显得尤为重要。1带状网络通信测控系统构架海域无人机带状网络测控通信系统主要由机载数据终端、测控站数据终端和网络接人数据终端三部分构成。其中机载数据终端是指通信数据链的机载设备，安装在无人机上，由收发信机、微波前端和收发天线组成，分为机载视距数据终端和机载卫通数据终端；测控站数据终端是指数据链的测控站设备，设置在地面、车辆或舰船等平台上，由收发信机、微波前端和收发天线组成，分为视

5、距测控站数据终端和卫通测控站数据终端；网络接人数据终端是指测控数据的网络接入设备，设置在地面、车辆或舰船等平台上，用于将测控数据接人公网或者专网，直达地面指挥中心。由接口适配器、协议转换器和网络接人器组成，分为光纤接人数据终端、公网接入数据终端和微波转发接人数据终端等㈣。按照上述结构定位，得到带状网络测控通信系统构架如图1所示。2接力测控方案对于带状网络测控系统而言，重要的一点是需要在带状分布的各固定测控站结点之间完成无缝软切换测控接力，实现测控距离的网络延伸。同时，需要考虑多架无人机同时进入一个固定测

6、控站结点测控范围即一站多机的情况下，实现统一、可靠、收稿日期：2017—05—3l基金项目：海洋公益性行业科研专项经费资助项目(201405028)作者简介：曹海(1989一)，男，硕士研究生，主要研究方向为无人机测控通信。E—mail：caohaLnotc@126．com第5期曹海，等：海域无人机带状网络接力测控系统研究67、P·■●l●·一卜—五^凡叽2七^_【3，零。掣麓掣”然戥熹熹■tt"●■tl’1二●H‘”Ⅲ“，乙图l带状网络区域巡检巡检测控通信系统功能组成协调的多机测控。因此分析设计了多种

7、接力测控方案。2．1双通道接力测控双通道是指无论是地面测控站、中继无人机还是任务无人机，均进行冗余备份设计，具有双链路通信功能。各固定测控站主链路采用同样的频率，备链路采用同样的频率，充分节省频带资源。将备用链路与主链路进行集成设计，无论是收发信机、微波前端还是收发天线，均备有双通道，同时进行模块复用和小型化设计，在空间、重量允许的条件下满足冗余设计要求。备链路作为主链路的辅助链路，优先使用主链路，实现遥控、遥测和遥感等信息的传输功能。当主链路出现中断和故障时，或者是需要空中接力使用双链路时，人工或自动

8、启用应急链路，实现对飞机的遥控遥测，完成无人机控制权的空中交接，提高特殊、紧急情况下的应对能力同。带状网络区域巡检无人机无缝软切换双通道测控接力过程如图2所示。图中无人机在保证载荷数据传输不间断的情况下由固定测控站1控制转变为固定测控站2控制，主要分为以下几个阶段：(1)正常巡检过程：无人机与固定测控站1通过主链路进行遥控、遥测、遥感双向数据传输，同时也利用备链路进行遥控、遥测双向数据传输，提高无人机测控的可靠性和安全性，由于主链路具有高的