本發(fā)明涉及信息傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得人們對信息的處理和傳輸能力得到了很大的提高，采用傳統(tǒng)方式對信息處理和傳輸，已經(jīng)無法滿足人們對信息的要求，對于通信系統(tǒng)來說，信息的有效性是它的一個重要的特征，所獲得的信息時間的延遲對其有效性將會產(chǎn)生巨大的影響，有時甚至會產(chǎn)生負面作用，當前的無人機單機飛行就可能會導致這種情況的出現(xiàn)，而利用無人機組網(wǎng)的工作方式可以從很大程度上使這個問題得到改善。

但是，我國無人機系統(tǒng)的研制仍面臨諸多挑戰(zhàn)。比如，在掌握復雜的無人機技術(shù)方面仍存在困難，我國曾在珠海航展上展出過不少無人機模型，但卻沒有批量生產(chǎn)實體機我國無人機的發(fā)展滯后于部隊的需要，偵察手段還比較落后，在漢川地震中為了搜救失事直升機，派出上萬人進山搜索，在搜救過程中一名民兵不幸犧牲。此外，我國在無人機寬帶數(shù)據(jù)鏈的研發(fā)方面還處于起始階段，跟國外相比，傳輸速率低、鏈路容量小，點對點孤立使用，還未達到由點到面的網(wǎng)絡(luò)化程度，這嚴重制約了無人機系統(tǒng)的效能。

從整個發(fā)展來看，各單位、各軍兵種還處在各自為政的狀態(tài)，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計，缺乏明確的裝備性能路標，平臺的通用性、系統(tǒng)的模塊化發(fā)展與世界先進水平相比差距較大，無人機作戰(zhàn)方法和應(yīng)用較單一，與歐美相比對無人機未來發(fā)展的方向和定位尚未明確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)，從無人機自組網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性和無人機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的強抗干擾性、高隱蔽性及低截獲概率需求出發(fā)，采用層次結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，設(shè)計了一種基于分布式無線局域網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)，包括無人機測控系統(tǒng)和飛行器，所述無人機測控系統(tǒng)和飛行器的通信鏈路之間連接有任務(wù)載荷設(shè)備，所述無人機測控系統(tǒng)包括協(xié)同航路平臺，所述協(xié)同航路平臺的輸入端連接有數(shù)據(jù)鏈檢測單元，協(xié)同航路平臺的輸出端連接有飛行控制單元；所述飛行器包括FPGA核心控制器，F(xiàn)PGA核心控制器的輸出端連接有數(shù)據(jù)控制站，所述FPGA核心控制器的輸入端連接有無線超距測試單元，F(xiàn)PGA核心控制器的輸出端還連接有中心節(jié)點單元；所述任務(wù)載荷設(shè)備的輸出端還連接有外部任務(wù)載荷控制器，且外部任務(wù)載荷控制器的數(shù)據(jù)端與語音通信系統(tǒng)相連接，所述任務(wù)載荷設(shè)備還包括載荷數(shù)據(jù)存儲器，所述載荷數(shù)據(jù)存儲器的輸出端連接有載荷數(shù)據(jù)檢測模塊和載荷狀態(tài)顯示模塊，所述載荷數(shù)據(jù)檢測模塊與無人機測控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，載荷狀態(tài)顯示模塊與數(shù)據(jù)控制站進行數(shù)據(jù)交換。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述協(xié)同航路平臺包括遙控接收單元，所述遙控接收單元的輸出端與中繼站鏈路系統(tǒng)相連接，所述中繼站鏈路系統(tǒng)的數(shù)據(jù)端與遙控遙測計算機相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)鏈檢測單元包括擴頻調(diào)制器和信道解碼器，所述擴頻調(diào)制器和信道解碼器的輸出端均連接有功率放大器，所述功率放大器的輸出端連接有擴頻碼生成器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述飛行控制單元包括數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端連接有位置編碼器，所述位置編碼器的輸出端與無刷伺服電機相連接，且無刷伺服電機上還設(shè)置有電動機控制器，所述電動機控制器的輸入端連接有傳感器組。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述無線超距測試單元包括圖像采集設(shè)備，圖像采集設(shè)備的輸出端與圖像發(fā)射設(shè)備相連接，所述圖像發(fā)射設(shè)備的數(shù)據(jù)端連接有無線信號收發(fā)器。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述中心節(jié)點單元的輸出端連接有用戶控制界面，所述用戶控制界面包括飛行實時控制器和飛行狀況監(jiān)測器，所述飛行實時控制器和飛行狀況監(jiān)測器的輸出端均與地圖導航模塊相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述載荷數(shù)據(jù)檢測模塊的輸出端與射頻發(fā)生器相連接，所述載荷狀態(tài)顯示模塊的輸出端與數(shù)據(jù)流處理模塊相連接。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述載荷狀態(tài)顯示模塊還連接有全景攝像頭和伺服系統(tǒng)相連接，所述全景攝像頭的輸出端連接有數(shù)據(jù)緩存模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)，無人機測控系統(tǒng)可以劃分為測控站和機載設(shè)備兩部分，但是，由于無人機是機動飛行器，機上有獨立的導航與飛行控制系統(tǒng)，隨著機上導航與飛行控制系統(tǒng)逐漸完善，以及測控信號數(shù)字化的逐步實現(xiàn)，無人機測控系統(tǒng)與傳統(tǒng)測控系統(tǒng)的內(nèi)涵區(qū)別逐漸增大，其中數(shù)據(jù)鏈包括地面控制站與無人機之間的數(shù)據(jù)傳輸以及空中無人機群間的數(shù)據(jù)共享兩部分，而該系統(tǒng)是由無人機測控系統(tǒng)、飛行器和任務(wù)載荷三部分組成的，其中，無人機測控系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的生命線，其性能和規(guī)模在很大程度上決定了整個無人機系統(tǒng)的性能和規(guī)模而空中無人機群之間的數(shù)據(jù)鏈傳輸網(wǎng)絡(luò)，保證了無人機系統(tǒng)有效、可靠的工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-無人機測控系統(tǒng)；2-飛行器；3-任務(wù)載荷設(shè)備；4-協(xié)同航路平臺；5-數(shù)據(jù)鏈檢測單元；6-飛行控制單元；7-FPGA核心控制器；8-無線超距測試單元；9-中心節(jié)點單元；10-載荷數(shù)據(jù)存儲器；11-載荷數(shù)據(jù)檢測模塊；12-載荷狀態(tài)顯示模塊；13-遙控接收單元；14-中繼站鏈路系統(tǒng)；15-遙控遙測計算機；16-擴頻調(diào)制器；17-信道解碼器；18-功率放大器；19-擴頻碼生成器；20-數(shù)據(jù)采集卡；21-位置編碼器；22-無刷伺服電機；23-電動機控制器；24-數(shù)據(jù)控制站；25-圖像采集設(shè)備；26-圖像發(fā)射設(shè)備；27-無線信號收發(fā)器；28-傳感器組；29-用戶控制界面；30-飛行實時控制器；31-飛行狀況監(jiān)測器；32-地圖導航模塊；33-語音通信系統(tǒng)；34-射頻發(fā)生器；35-數(shù)據(jù)流處理模塊；36-外部任務(wù)載荷控制器；37-伺服系統(tǒng)；38-全景攝像頭；39-數(shù)據(jù)緩存模塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例：

請參閱圖1和圖2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)，包括無人機測控系統(tǒng)1和飛行器2，所述無人機測控系統(tǒng)1和飛行器2的通信鏈路之間連接有任務(wù)載荷設(shè)備3，所述無人機測控系統(tǒng)1包括協(xié)同航路平臺4，所述協(xié)同航路平臺4包括遙控接收單元13，所述遙控接收單元13的輸出端與中繼站鏈路系統(tǒng)14相連接，所述中繼站鏈路系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)端與遙控遙測計算機15相連接，所述協(xié)同航路平臺4的輸入端連接有數(shù)據(jù)鏈檢測單元5，所述數(shù)據(jù)鏈檢測單元5包括擴頻調(diào)制器16和信道解碼器17，所述擴頻調(diào)制器16和信道解碼器17的輸出端均連接有功率放大器18，所述功率放大器18的輸出端連接有擴頻碼生成器19，協(xié)同航路平臺4的輸出端連接有飛行控制單元6，所述飛行控制單元6包括數(shù)據(jù)采集卡20，所述數(shù)據(jù)采集卡20的輸出端連接有位置編碼器21，所述位置編碼器21的輸出端與無刷伺服電機22相連接，且無刷伺服電機22上還設(shè)置有電動機控制器23，所述電動機控制器23的輸入端連接有傳感器組28；所述飛行器2包括FPGA核心控制器7，F(xiàn)PGA核心控制器7的輸出端連接有數(shù)據(jù)控制站24，所述FPGA核心控制器7的輸入端連接有無線超距測試單元8，所述無線超距測試單元8包括圖像采集設(shè)備25，圖像采集設(shè)備25的輸出端與圖像發(fā)射設(shè)備26相連接，所述圖像發(fā)射設(shè)備26的數(shù)據(jù)端連接有無線信號收發(fā)器27，F(xiàn)PGA核心控制器7的輸出端還連接有中心節(jié)點單元9，所述中心節(jié)點單元9的輸出端連接有用戶控制界面29，所述用戶控制界面29包括飛行實時控制器30和飛行狀況監(jiān)測器31，所述飛行實時控制器30和飛行狀況監(jiān)測器31的輸出端均與地圖導航模塊32相連接；所述任務(wù)載荷設(shè)備3的輸出端還連接有外部任務(wù)載荷控制器40，且外部任務(wù)載荷控制器36的數(shù)據(jù)端與語音通信系統(tǒng)33相連接，所述任務(wù)載荷設(shè)備3還包括載荷數(shù)據(jù)存儲器10，所述載荷數(shù)據(jù)存儲器10的輸出端連接有載荷數(shù)據(jù)檢測模塊11和載荷狀態(tài)顯示模塊12，所述載荷數(shù)據(jù)檢測模塊11與無人機測控系統(tǒng)1進行數(shù)據(jù)交換，載荷狀態(tài)顯示模塊12與數(shù)據(jù)控制站24進行數(shù)據(jù)交換，所述載荷數(shù)據(jù)檢測模塊11的輸出端與射頻發(fā)生器34相連接，所述載荷狀態(tài)顯示模塊12的輸出端與數(shù)據(jù)流處理模塊35相連接，所述載荷狀態(tài)顯示模塊12還連接有全景攝像頭38和伺服系統(tǒng)37相連接，所述全景攝像頭38的輸出端連接有數(shù)據(jù)緩存模塊39。

(1)所述擴頻通信系統(tǒng)通常要進行三次調(diào)制一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，在接收端有相應(yīng)的射頻解調(diào)、擴頻解調(diào)和信息解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)相比，擴展頻譜通信系統(tǒng)多了擴頻調(diào)制和擴頻解調(diào)部分。直接序列擴頻直接利用碼片速率極高的偽隨機序列對信息比特流進行調(diào)制和利用相關(guān)接收方法進行解調(diào)，具有抗干擾能力強、低截獲概率、便于實現(xiàn)多址通信及精確的測距定位等優(yōu)點。

(2)所述無人機測控系統(tǒng)1不僅僅是簡單地增加了系統(tǒng)的無線終端，更增加了對系統(tǒng)控制、抗干擾能力、隱蔽信號等要求，而擴頻通信本身的優(yōu)點正好可以滿足無人機網(wǎng)絡(luò)對信號高速和安全傳輸?shù)囊?，它在無人機組網(wǎng)中的突出作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1)提高了頻譜利用率，保證了無人機網(wǎng)絡(luò)的信道容量；2)加強了無人機網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力；3)保證了無人機網(wǎng)絡(luò)通信的隱蔽性；4)提高了無人機系統(tǒng)的擴容能力和兼容性；擴頻通信技術(shù)提高了無人機網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)目煽啃裕ＷC了無人機網(wǎng)絡(luò)通信的隱蔽性，加強了無人機網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力，提升了無人機系統(tǒng)的功能和應(yīng)用范圍。

(3)所述擴頻調(diào)制器16和擴頻碼生成器19系統(tǒng)，采用了多進制直接序列擴頻技術(shù)直擴倍數(shù)為倍增加系統(tǒng)增益，減小發(fā)射功率、提高系統(tǒng)接收機靈敏度，降低傳輸信號被截獲的概率同時采用不易受電子干擾的工作頻段比如波段、波段等，這是因為在較高的工作頻率，信號隨距離衰減比較快，想要在此頻率形成干擾信號功率比較難做大。此外，二次擴頻相當于對數(shù)據(jù)進行糾錯，提升了系統(tǒng)的誤碼性能。

本發(fā)明的工作原理：該基于FPGA的無人機信息傳輸系統(tǒng)，無人機測控系統(tǒng)可以劃分為測控站和機載設(shè)備兩部分，但是，由于無人機是機動飛行器，機上有獨立的導航與飛行控制系統(tǒng)，隨著機上導航與飛行控制系統(tǒng)逐漸完善，以及測控信號數(shù)字化的逐步實現(xiàn)，無人機測控系統(tǒng)與傳統(tǒng)測控系統(tǒng)的內(nèi)涵區(qū)別逐漸增大，其中數(shù)據(jù)鏈包括地面控制站與無人機之間的數(shù)據(jù)傳輸以及空中無人機群間的數(shù)據(jù)共享兩部分，而該系統(tǒng)是由無人機測控系統(tǒng)、飛行器和任務(wù)載荷三部分組成的，其中，無人機測控系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的生命線，其性能和規(guī)模在很大程度上決定了整個無人機系統(tǒng)的性能和規(guī)模而空中無人機群之間的數(shù)據(jù)鏈傳輸網(wǎng)絡(luò)，保證了無人機系統(tǒng)有效、可靠的工作。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。