无人机地空实时测试系统及解决方案

　　1 无人机地空实时测试系统及解决方案系统综述

　　基于机载XSL-SCV-15点对点数据链传感器实时通讯系统，可实现多传感器数据实时天地无线双工通讯、存储等功能。该产品由地面服务站(包括：服务器、转台式地面站、地面定位系统等组成)和空中服务站(空中基站、惯导传感器、移动定位系统传感器、风向风速传感器以及供电电源)组成，系统组成如图1所示。地面服务站与空中服务站通过L波段实现点对点通讯，通讯距离≮15公里。其中空中服务站采用分离模块化设计，能够方便拆卸供电电池、各传感器，可同时将各传感器接入空中服务站或者部分传感器接入空中服务站，方便用户根据实际需求使用。

　　服务器可控制转台式地面站实现与空中基站的数据收发，同时根据用户需求，可对数据进行处理、存储等工作，系统数据流及控制框图如图2所示。

　　2 地面服务站

　　地面服务站包括服务器和转台式服务站，服务器选用移动工作站，方便携带，根据用户需求定制开发数据处理软件，通过网口与转台式地面站连接，发送地面服务站数据至空中服务站，同时能够接收空中服务站数据至地面服务器。

　　2.1服务器

　　服务器采用移动服务器，实现对转台式服务站的控制以及数据传输。服务器同时通过转台式服务站接收来自天空端传感器实时数据，并根据用户需求对数据进行处理和存储。

　　2.2转台式服务站

　　转台式地面站采用轻型云台和通讯天线集成的方式实现天地数据的接收和发射，接收空中服务站传感器数据并通过百兆网口实时传输至服务器端，同时可将服务器端数据实时传送至空中服务站传感器。转台内部集成了链路设备，接收来自机空中服务站移动定位数据，根据移动定位数据实时解算空中服务站位置，定向跟踪空中服务站及无人机。转台式地面站天线采用两根全向玻璃钢天线和一个390x390mm平板天线，防护等级采用 IP54等级，适合在外场恶劣条件下使用，地面站如图3所示，设备可直接架设在三脚架方便安装和使用。

　　3 空中服务站

　　空中服务站包括空中基站、惯导传感器、移动定位系统传感器、风向风速传感器以及供电电源。空中基站实现15公里范围内的点对点通讯;移动定位系统实现15公里范围内的实时的厘米级定位;惯导传感器实现无人机姿态、速度等数据获取;风向风速传感器实现风向风速获取;供电电源根据传感器功耗和空中基站功耗采用300Wh容量电池，保障空中服务站2小时续航能力。空中服务站传感器可同时使用，也可根据实际需求分离使用。

　　3.1空中基站

　　空中基站数据链路基于自定义调制解调算法和通信协议，单载波频域均衡(SCFDE)信道均衡、低密度奇偶校验码(LDPC)前向纠错、智能选频等核心技术，可根据用户需要开发工作频段为70MHz~2GHz的L波段，扁平化系统架构设计，有效减少系统延时，提高系统传输能力，具备传输距离远、数据吞吐量大、抗干扰性强的特点。

　　数据链路功能如下：

　　网络拓扑：点对点双工通讯

　　宽带数据传输：系统传输数据率不小于4Mbps

　　作用距离：≮15km(通视无同频干扰)

　　安全保密性：具备网络安全接入认证及加密功能

　　抗干扰：选频抗干扰(MFS)，提供不低于11个信道，实时监测信道干扰情况手动切换，有效躲避干扰，保证无线传输可靠性和稳定性

　　链路监控：可通过链路监控软件实时监测数据链工作状态(包括底噪、接收信号强度、信噪比、上下行传输速率、设备温度等信息);具备工作频带频谱扫描能力，可测量环境干扰。

　　3.2 惯导传感器

　　惯导传感器用于获取无人机姿态(方位、俯仰和横滚)以及无人机速度，惯导传感器通过串口232与空中基站进行连接，传感器数据通过空中基站实时传输至地面服务站进行处理和存储。

　　3.3移动定位系统传感器

　　移动定位系统传感器实现200公里范围内实时厘米级定位，采用GNSS核心模块进行设计，集成全星座多频点跟踪，地基SuperRTK和星基SmartPPP定位算法，实现星地一体化无网络状态下自动切换无缝作业，并实时达到厘米级定位。

　　3.4风向风速传感器

　　风向风速传感器用于测量空中风向风速，采用抗电磁干扰、防水防尘、可立装和可倒置安装的测风仪。风向风速传感器技术参数如表5所示。

　　无人机地空实时测试系统及解决方案 由上海品魁机电科技提供。