無人飛行器(Unmanned Aerial Vehicle，uav)可分為無人機、導彈和靶標三大類。其中無人機已被廣泛應用于諸如偵察、監(jiān)視、誘餌、電子戰(zhàn)、通信中繼、農(nóng)業(yè)勘測、氣象、交通、科學研究、民用導航、環(huán)境保護、自然災害的監(jiān)視與救援等領域。與有人駕駛的飛機相比，無人機機動性能好，過載能力強，不存在飛行員傷亡；與偵察衛(wèi)星相比，無人機飛行高度低，活動范圍可控，部署方便，造價低廉。目前，世界各國都在積極研制各種新型無人機。
新型無人機對通信設備性能有了更高的需求，在通信距離上已超出視距范圍，在通信帶寬上需要能夠傳輸圖像、視頻等綜合信息。這給無人機通信設備的研制提出了新的課題。根據(jù)研究表明，數(shù)字微波通信和衛(wèi)星通信可以滿足無人機與地面之間遠程綜合信息傳輸?shù)男枨蟆?/p>
l 全球星系統(tǒng)性能分析
全球星系統(tǒng)是由美國勞拉公司(Loral Corpara-tion)和高通公司(Qualcomm)倡導發(fā)起的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。全球星系統(tǒng)主要由三部分組成：空間段、地面段、用戶段。
空間段由48顆衛(wèi)星加8顆備份星組成。軌道高度約為1 414 km，傳輸時延和處理時延小于300 ms，因此，用戶感覺不到時延。整個系統(tǒng)的覆蓋區(qū)為南北緯70°以內(nèi)的地區(qū)。各個服務區(qū)總是被2～4顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可隨時接人該系統(tǒng)。話音傳輸速率有 2．4／4．8／9．6 Kb／s三種，數(shù)據(jù)傳輸速率為7．2 Kb／s(持續(xù)流量)。衛(wèi)星采用碼分多址方式(CDMA)，碼元帶寬為1．23 MHz。衛(wèi)星定位精度最高可達300 m。
地面段包括全球星控制中心和網(wǎng)絡關口站(簡稱：網(wǎng)關)。每個網(wǎng)關可同時與3顆衛(wèi)星通信，把來自不同衛(wèi)星或同一衛(wèi)星的不同數(shù)據(jù)流信號組合在一起，以提供無縫隙的覆蓋。每一個用戶終端可通過一顆或幾顆衛(wèi)星和網(wǎng)關實現(xiàn)與全球任何地區(qū)的通信。在我國境內(nèi)設有一個網(wǎng)關。
用戶段指的是使用全球星系統(tǒng)業(yè)務的用戶終端設備。用戶終端設備包括手持式、車載式和固定式。用戶終端可提供話音、數(shù)據(jù)、短信息等業(yè)務。用戶終端在頭頂有一顆衛(wèi)星覆蓋時就可以使用，而一般在用戶的視線范圍內(nèi)都是有2～4顆衛(wèi)星。用戶終端可同時和3顆衛(wèi)星進行通信，并且通過使用分離多徑接收器可以把這些信號合成一個單一的、沒有天電干擾的信號。用戶終端還可以按需要改變功率電平來補償遮擋和干擾的影響，平均功率輸出范圍在50～300 mW之間。衛(wèi)星不斷移進、移出用戶終端的視線范圍，也不斷無縫隙地淡進和淡出呼叫過程，這種軟切換減少了呼叫受干擾的風險。以上這些先進的數(shù)字技術使全球星系統(tǒng)能夠在各種地形環(huán)境中提供業(yè)務，使信號受到建筑、地形和其他自然景物遮擋的可能性更小。
針對無人機的特點，利用全球星的獨特通信功能，可以設計一個基于全球星的無人機數(shù)字通信系統(tǒng)，用以解決新型無人機遠程綜合信息通信問題。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
本系統(tǒng)由機載通信設備、地面通信設備、地面監(jiān)控設備、全球星衛(wèi)星、網(wǎng)關等組成，如圖1所示。
2．1 全球星系統(tǒng)
全球星衛(wèi)星和網(wǎng)關作為本系統(tǒng)的衛(wèi)星通信鏈路，負責轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)各種通信信息。[page]
2．2 機載通信設備
機載通信設備安裝于無人機上。機載設備將需要傳輸?shù)臄?shù)字信息(語音、圖像、數(shù)據(jù)流、控制命令等)通過USB口或RS 422口傳送給機載通信設備，機載通信設備將信息打包發(fā)送至全球星衛(wèi)星，由全球星衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面通信設備。
機載通信設備主要由ARM與GSPl620等部件組成，如圖2所示。
GSPl620為全球星數(shù)傳通信模塊，通過RS 232口與ARM連接，完成通信信息的發(fā)送與接收。
ARM為
機載數(shù)傳設備的工作流程如下：
ARM啟動后，通過RS 232口發(fā)送AT命令對GSPl620進行初始化和撥號連接，同時監(jiān)測RS 422口或USB口，實時獲取并存儲機載設備發(fā)送的通信數(shù)據(jù)，如果GSP1620撥號連接成功，則將通信數(shù)據(jù)通過RS232口發(fā)送給GSP1620，由 GSPl620通過全球星衛(wèi)星發(fā)送給地面通信設備。GSPl 620也負責接收地面通信設備發(fā)送的控制指令(例如：飛機爬升、俯沖、轉(zhuǎn)彎等命令)，通過RS 232口傳送給ARM，ARM接收到控制指令后再通過RS 422口或USB口轉(zhuǎn)發(fā)給機載設備。
2．3 地面通信設備
地面通信設備與機載通信設備軟硬件通用，只是在使用前初始化時將設備定義為地面通信設備或機載通信設備。地面通信設備安裝在地面監(jiān)控站內(nèi)，與地面監(jiān)控設備通過，RS 422口或USB口連接。地面通信設備將接收到的全球星衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)字信息(語音、圖像、數(shù)據(jù)流、控制命令等)通過USB口或RS 422口傳送給地面監(jiān)控設備，同時也可將地面監(jiān)控設備的控制命令傳送給機載通信設備。
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