飛參地面無線傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)、通信方式的選擇、模塊化設(shè)計，將標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊、機(jī)械結(jié)構(gòu)有機(jī)地組合起來，功能上彼此支持，實現(xiàn)了一種新的功能系統(tǒng)，即，一種信號穩(wěn)定性高、傳輸距離長、可擴(kuò)展性強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理快、成本低的可實現(xiàn)飛行參數(shù)及指令信號在飛機(jī)與地面之間實時、雙向、多種數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)。
【專利說明】
飛參地面無線傳輸系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種飛參地面無線傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]飛參(飛行參數(shù))判讀不但在發(fā)生事故癥候時發(fā)生作用，而且在日常訓(xùn)練中已經(jīng)實現(xiàn)常態(tài)化使用。在飛機(jī)飛行訓(xùn)練過程中，及時、靈活、準(zhǔn)確地獲取飛機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)是一項十分重要的工作。目前用于飛機(jī)飛參和發(fā)參數(shù)據(jù)的下載傳輸方式主要采用有線電纜傳輸，但是有線連接存在連接不靈活，線纜長度有限、使用場景受限等缺點。如果采用無線傳輸手段則可以完全解決類似問題，無論飛機(jī)處于靜態(tài)還是動態(tài)條件，基本不用考慮飛機(jī)與地面維護(hù)設(shè)備的距離。因此，有必要將原有的飛參下載設(shè)備進(jìn)行改造，以達(dá)到無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?br> [0003]因此，如何設(shè)計一種飛行參數(shù)無線傳輸系統(tǒng)成為了亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何設(shè)計一種飛行參數(shù)無線傳輸系統(tǒng)。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括一個機(jī)載站和多個地面站；各子網(wǎng)之間采用頻分多址方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，各子網(wǎng)內(nèi)部采用時分多址方式進(jìn)行點對多點傳輸，固定的時間周期劃分成周期循環(huán)的時隙，將第一個時隙分配給從地面站到機(jī)載站的上行傳輸鏈路，其余的時隙劃分給從機(jī)載站到地面站的下行傳輸鏈路；
[0008]所述機(jī)載站用于將飛行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后通過無線傳輸方式發(fā)送給地面站，所述地面站用于接收機(jī)載站發(fā)送的飛行參數(shù)數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，且處理流程與機(jī)載站的處理流程是對稱的。
[0009]優(yōu)選地，所述機(jī)載站包括飛參適配模塊、基帶處理模塊、無線收發(fā)模塊和收發(fā)天線.
[0010]若實現(xiàn)從機(jī)載站從地面站發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，則:所述飛參適配模塊用于對飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和組幀處理；所述基帶處理模塊包括03？和？？以，所述？？以用于對來自飛參適配模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯編碼、擴(kuò)頻處理之后進(jìn)行調(diào)制，發(fā)送給03？，所述03？用于對接收到的調(diào)制信號通過耶？協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和功率放大器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從03？接收到的中頻信號進(jìn)行混頻后形成射頻信號發(fā)送給所述功率放大器，所述功率放大器用于將射頻信號放大后發(fā)送到收發(fā)天線；所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于將接收到的射頻信號變成全向輻射的電磁波后進(jìn)行發(fā)送；
[0011]若實現(xiàn)從地面站從機(jī)載站發(fā)送指令信號，則:所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于接收地面站發(fā)來的電磁波信號；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和低噪聲放大器，所述低噪聲放大器用于對電磁波信號進(jìn)行放大后發(fā)送給變頻器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從低噪聲放大器接收到的信號進(jìn)行混頻后形成中頻信號；所述基帶處理模塊包括DSP和FPGA，所述FPGA用于對來自無線收發(fā)模塊的中頻信號進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)和解碼之后發(fā)送給DSP，所述DSP用于對接收到的解調(diào)信號通過TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述飛參適配模塊用于將來自DSP的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
[0012]優(yōu)選地，所述機(jī)載站還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將機(jī)載+28.5V電源經(jīng)直流到直流模塊的轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字+5V、模擬+5V和模擬+12V的二次電源，所述數(shù)字+5V供給基帶處理模塊使用，所述模擬+5V和模擬+12V供給無線收發(fā)模塊使用，也供給飛參適配模塊使用。
[0013]優(yōu)選地，所述低噪聲放大器為砷化鎵場效應(yīng)管低噪聲微波放大器。
[0014]優(yōu)選地，所述收發(fā)天線為單臂偶極子天線。
[0015]優(yōu)選地，所述功率放大器為固態(tài)放大器。
[0016]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括飛參記錄儀，用于對每個機(jī)載站發(fā)送飛行參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0017]優(yōu)選地，所述機(jī)載站與飛參記錄儀通過適配電纜連接。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)、通信方式的選擇、模塊化設(shè)計，將標(biāo)準(zhǔn)化的功能模塊、機(jī)械結(jié)構(gòu)有機(jī)地組合起來，功能上彼此支持，實現(xiàn)了一種新的功能系統(tǒng)，即，一種信號穩(wěn)定性高、傳輸距離長、可擴(kuò)展性強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理快、成本低的可實現(xiàn)飛行參數(shù)及指令信號在飛機(jī)與地面之間實時、雙向、多種數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)臒o線傳輸系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例中機(jī)載站的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]本發(fā)明實施例的系統(tǒng)利用機(jī)載臺和地面臺組成地勤飛參無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)飛參數(shù)據(jù)的無線傳輸，將原有的有線連接方式改為無線連接方式，將原有的點對點下載方式改為多機(jī)多站的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，使飛參傳輸系統(tǒng)的使用更加便捷，靈活。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括一個機(jī)載站和多個地面站；各子網(wǎng)之間采用頻分多址方式(FDMA)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠使得各子網(wǎng)之間獨立工作互不干擾，各子網(wǎng)內(nèi)部采用時分多址方式(TDMA)進(jìn)行點對多點傳輸，固定的時間周期劃分成周期循環(huán)的時隙，將第一個時隙分配給從地面站到機(jī)載站的上行傳輸鏈路，其余(幾十個)的時隙劃分給從機(jī)載站到地面站的下行傳輸鏈路；所述系統(tǒng)還包括飛參記錄儀，用于對每個機(jī)載站發(fā)送飛行參數(shù)數(shù)據(jù)，機(jī)載站與飛參記錄儀通過適配電纜6連接。
[0025]所述機(jī)載站安裝或掛附于飛機(jī)上，用于將飛行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后通過無線傳輸方式發(fā)送給地面站，所述地面站安裝于地面檢測維護(hù)方艙內(nèi)，用于接收機(jī)載站發(fā)送的飛行參數(shù)數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，且處理流程與機(jī)載站的處理流程是對稱的。地面站中的功能模塊也可以獨立出來在外部實現(xiàn)，例如，本實施例中，機(jī)載站的飛參適配模塊的功能就是使用地面站之外的計算機(jī)通過軟件來完成的。
[0026]所述機(jī)載站包括飛參適配模塊4、基帶處理模塊3、無線收發(fā)模塊2和收發(fā)天線1 ；
[0027]若實現(xiàn)從機(jī)載站從地面站發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，則:所述飛參適配模塊用于對飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和組幀處理；所述基帶處理模塊包括03？和？？以，所述？？以用于對來自飛參適配模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行1^(255,223)糾錯編碼、擴(kuò)頻處理(采用數(shù)據(jù)塊交織技術(shù)實現(xiàn))之后進(jìn)行調(diào)制，變成適合所采用的通信體制所要求的信號形式，發(fā)送給03？，所述03？用于對接收到的調(diào)制信號通過傳輸效率高的耶？協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和功率放大器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從03？接收到的中頻信號進(jìn)行混頻后形成射頻信號發(fā)送給所述功率放大器，所述功率放大器用于將射頻信號放大后發(fā)送到收發(fā)天線；所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于將接收到的射頻信號變成全向輻射的電磁波后進(jìn)行發(fā)送，收發(fā)天線采用全向輻射方式可以減少對機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備安裝位置的限制；本實施例中，由于1^(255,223)為前向糾錯編碼，可以在添加少量數(shù)據(jù)校驗位的條件下保證機(jī)載站具備一定的自我糾錯能力。$31(調(diào)制是一種恒包絡(luò)調(diào)制方式，相比較131(等恒包絡(luò)調(diào)制方式來說，其頻譜旁瓣的衰減更為劇烈，可以有效的減少相鄰信道的保護(hù)間隔，提高整個系統(tǒng)頻帶內(nèi)的頻譜利用率。
[0028]若實現(xiàn)從地面站從機(jī)載站發(fā)送指令信號，則:所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于接收地面站發(fā)來的電磁波信號；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和低噪聲放大器，所述低噪聲放大器用于對電磁波信號進(jìn)行放大后發(fā)送給變頻器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從低噪聲放大器接收到的信號進(jìn)行混頻后形成中頻信號；所述基帶處理模塊采用03？—？？以的硬件架構(gòu)，所述？?以用于對來自無線收發(fā)模塊的中頻信號進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)和解碼使得收到的信號恢復(fù)為本來的信息，之后發(fā)送給03？，所述03？用于對接收到的解調(diào)信號通過穩(wěn)定性、可靠性高的扣？協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述飛參適配模塊用于將來自03？的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。上述低噪聲放大在放大微弱信號時，放大器自身的噪聲對信號的干擾很小，可以提高輸出的信噪比，本實施例中使用砷化鎵場效應(yīng)管低噪聲微波放大器。
[0029]本實施例中，收發(fā)天線采用單臂偶極子天線，不僅能完成無線信號的發(fā)射和收集，還能去除雜散。機(jī)載站和地面站的天線都暴露在空氣中，能保證兩天線保持無線電通視。
[0030]所述機(jī)載站還包括電源轉(zhuǎn)換模塊5，用于將插頭引入的機(jī)載+28.57電源經(jīng)￡11濾波對電源線的輻射抑制和電源浪涌吸收，再經(jīng)直流到直流模塊000(:的轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字+5^、模擬+57和模擬+127的內(nèi)部各模塊需要的二次電源，所述數(shù)字+57供給基帶處理模塊使用，所述模擬—5卩和模擬—12卩供給無線收發(fā)模塊使用，也供給飛參適配模塊使用。飛參適配模塊還具有電平轉(zhuǎn)換的功能。
[0031]所述功率放大器為固態(tài)放大器閥?八)，其尺寸小、線形好、可靠性高、消耗電能少，能降低整個系統(tǒng)的成本。
[0032]經(jīng)過上述設(shè)計，本發(fā)明的系統(tǒng)的總體指標(biāo)可達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn):
[0033]通信距離-.(10000(可擴(kuò)展)；射頻頻段丄或3波段；通信體制:100+0331^址方式:10嫩嫩；傳輸延時:氺20008 ；信息傳輸速率:出地面站傳輸速率(機(jī)載站接收比特速率):40kbps ;入地面站傳輸速率(機(jī)載站發(fā)射比特速率):2048kbps ;誤碼率:(1X10 —7;傳輸業(yè)務(wù):飛參數(shù)據(jù)和控制命令；網(wǎng)絡(luò)規(guī)模:1個地面站，I個機(jī)載站(初期)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?點對點(初期)，未來可擴(kuò)容為星狀網(wǎng)；工作溫度:-40°C?+70°C ;供電電壓:DC+22V?+34V，具有輸出過流、短路、過壓保護(hù)功能；環(huán)境條件:滿足GJB367A ；電磁兼容性:最低限度電磁兼容極限值滿足GJB15IA ；MTBF:^ 500小時；MTTR 0.5小時；
[0034]發(fā)射通道指標(biāo):發(fā)射功率:> 10mff ;調(diào)制方式:SFSK ;雙工方式:TDD ;編碼方式:RS+交織；載波抑制.) 30dB ;雜波抑制70dB ;三次諧波抑制.) 50dB。
[0035]接收通道指標(biāo):接收靈敏度-96dBm ;接收動態(tài)范圍80dB ;接收最大頻偏:+ 1KHz0
[0036]天線指標(biāo):工作頻段:L或S波段；電壓駐波比<2:1 ;增益OdBi (水平面)；方向圖:水平面為全向，不圓度< 2.5dB ;極化方式:垂直極化；阻抗:50Ω ；
[0037]對外接口:機(jī)載接口:HDLC接口，高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議；地面接口: 10/100BaseT以太網(wǎng)接口，TCP/IP或UDP協(xié)議。
[0038]可以看出，本實施例的系統(tǒng)具有傳輸距離長，信號穩(wěn)定性高，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點。傳輸距離>1KM，可完全覆蓋整個機(jī)場范圍；在無線暢通的條件下，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性強(qiáng)，誤碼率(1X10 —7 ;基帶處理模塊中硬件和軟件均采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)升級和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容方便。終端識別的擴(kuò)頻(DSSS)偽隨機(jī)碼(PN)能夠根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計，確保網(wǎng)絡(luò)的安全性?；鶐幚砟K采用DSP+FPGA的硬件架構(gòu)，具備較強(qiáng)的數(shù)字信號處理能力，可以拓展數(shù)據(jù)或圖像的壓縮/解壓縮、數(shù)據(jù)加密/解密鑰等功能。系統(tǒng)測試證明，其各種性能參數(shù)、指標(biāo)都較高，適用性廣。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括一個機(jī)載站和多個地面站；各子網(wǎng)之間采用頻分多址方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，各子網(wǎng)內(nèi)部采用時分多址方式進(jìn)行點對多點傳輸，固定的時間周期劃分成周期循環(huán)的時隙，將第一個時隙分配給從地面站到機(jī)載站的上行傳輸鏈路，其余的時隙劃分給從機(jī)載站到地面站的下行傳輸鏈路； 所述機(jī)載站用于將飛行參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后通過無線傳輸方式發(fā)送給地面站，所述地面站用于接收機(jī)載站發(fā)送的飛行參數(shù)數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，且處理流程與機(jī)載站的處理流程是對稱的。
2.如權(quán)利要求1所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載站包括飛參適配模塊、基帶處理模塊、無線收發(fā)模塊和收發(fā)天線； 若實現(xiàn)從機(jī)載站從地面站發(fā)送飛參數(shù)據(jù)，則:所述飛參適配模塊用于對飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和組幀處理；所述基帶處理模塊包括DSP和FPGA，所述FPGA用于對來自飛參適配模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯編碼、擴(kuò)頻處理之后進(jìn)行調(diào)制，發(fā)送給DSP，所述DSP用于對接收到的調(diào)制信號通過UDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和功率放大器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從DSP接收到的中頻信號進(jìn)行混頻后形成射頻信號發(fā)送給所述功率放大器，所述功率放大器用于將射頻信號放大后發(fā)送到收發(fā)天線；所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于將接收到的射頻信號變成全向輻射的電磁波后進(jìn)行發(fā)送； 若實現(xiàn)從地面站從機(jī)載站發(fā)送指令信號，則:所述收發(fā)天線暴露在機(jī)艙外部環(huán)境中，用于接收地面站發(fā)來的電磁波信號；所述無線收發(fā)模塊包括變頻器和低噪聲放大器，所述低噪聲放大器用于對電磁波信號進(jìn)行放大后發(fā)送給變頻器，所述變頻器用于產(chǎn)生本振信號，并將所述本振信號與從低噪聲放大器接收到的信號進(jìn)行混頻后形成中頻信號；所述基帶處理模塊包括DSP和FPGA，所述FPGA用于對來自無線收發(fā)模塊的中頻信號進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)和解碼之后發(fā)送給DSP，所述DSP用于對接收到的解調(diào)信號通過TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；所述飛參適配模塊用于將來自DSP的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
3.如權(quán)利要求2所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載站還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將機(jī)載+28.5V電源經(jīng)直流到直流模塊的轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字+5V、模擬+5V和模擬+12V的二次電源，所述數(shù)字+5V供給基帶處理模塊使用，所述模擬+5V和模擬+12V供給無線收發(fā)模塊使用，也供給飛參適配模塊使用。
4.如權(quán)利要求2所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述低噪聲放大器為砷化鎵場效應(yīng)管低噪聲微波放大器。
5.如權(quán)利要求2所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述收發(fā)天線為單臂偶極子天線。
6.如權(quán)利要求2所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述功率放大器為固態(tài)放大器。
7.如權(quán)利要求1所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括飛參記錄儀，用于對每個機(jī)載站發(fā)送飛行參數(shù)數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求1?7中任一項所述的飛參地面無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)載站與飛參記錄儀通過適配電纜連接。
【文檔編號】H04B7/185GK104393906SQ201410612903
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】龔岷安, 劉天保, 劉云涌 申請人:中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所