软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究

软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究

龚贻昊王佳硕王云胜

66350部队

软件无线电能够很好地满足直升机通信导航系统的多通道、多业务、多用户和综合控制的技术。但射频前端对系统的采样速度和精度指标有极高的要求，而现有处理器和数模转换器难以满足，因此还不能射频完全实现软件化，目前只能在中频实现数字化。

一、软件无线电技术在直升机通信导航系统中的总体概况

随着当前我国经济的高速发展，直升机通信导航系统也随之高速发展。在这个领域之中，软件无线电技术发挥着举足轻重的作用，它不仅解决了直升机系统的一些发展瓶颈，同时也为通信领域的技术革新提供了借鉴。

二、直升机通信导航系统的基本思想及体系结构

2.1系统的特点

整个系统具有高度的灵活性和开放性，并具有以下4大基本特征：a.充分数字化的，即从信源基带信号的处理到射频信号的发送和接收都尽可能地实现数字化，数字化是当前的重要的一种方式，更加的方便简单，今后也将会大力往这一方面发展；b.可编程的，即与PC的系统结构相似，基于相对通用的硬件平台，通过更换程序和模块插件来适应多频道和多种工作方式，根据不同的形式，我们的编程也是有所不同，更多的从实际情况出发，这样对于整体的工作的会变得更加的有利。c.多频是可以转换的，即具有良好的多频带天线和宽带的MD／A转换能力，多频转化的情况是我们当前的一种非常常见的方式，能够很好的进行转变，方便快捷；d.系统总线是标准、高性能和开放式的结构，即能支持多个CPU并行工作，支持流水线和不同种类的处理机，通用性好，支持模块化设计。

2.2系统体系结构

基于软件无线电的直升机通信导航系统主要由多频段宽带天线单元、射频单元、模块数字无线电、I，0单元等组成。射频单元在发射时主要完成上变频、滤波、功率放大等任务，接收时实现滤波、放大、下变频等功能。在模块数字无线电单元，模拟信号经过宽带A／D数字化后的处理任务全由DSP／FPGA软件承担，为了减轻通用DSP／FP-GA的处理压力，通常将A／D数字化的信号经过专用的数字下变频器处理，降低数据流速率，并把信号变至中频或基带后。再把数据送给通用高速的DSP／FPGA进行处理。通用高速的DSP／FPGA主要完成各种数据率相对较低信号的处理。由于模块数字无线电单元使用了可编程能力强的DSP／FPGA芯片，使其硬件结构与功能相对独立，这样就建立了基于一个相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频宽、调制／解调方式、信源加／解密码、各种抗干扰、抗衰落、自适应均衡算法的实现进行编程控制，系统灵活性大大增强。I／O接口主要完成各种数据（如话音、数据、图像、传真）的输入和输出。

三、软件无线电技术在直升机通信导航系统中的主要科技

3.1多频段宽带天线及其小型化技术研究

随着电子技术的发展和社会生活水平的不断上升，通信系统正在向着宽带化和集成化的方向进行发展。这样的发展对宽带的多频带技术要求较高。天线是无线通信的重要组成之一，它在直升机通信导航系统中起到了至关重要的作用，总体来说该系统的所有天线都将会完全覆盖全频段，这叫做全向宽带天线。这种系统覆盖方式的主要特点将会对直升机通信导航系统起到了节约经费、在一定的时间内提高了工作的效率，并且更完善了该系统的组成。但是这一项科研一直在研究的时期，也就是说并没有在科研项目上广泛的采用。如果说这一技术能够研究成功的话，对于我国来说或者对于整个世界来说都会是一个里程碑的开拓。届时我们国家就会成为世界的焦点，这需要我们的共同努力和探索，我相信在不久的将来我国的直升机通信导航系统应用将会成为世界的主流。

3.2数模转换（模拟信号转化为数字信号（D/A），数字信号转化为模拟信号（A/D）

数模转换的过程就是将数字量转换为连接变化的模拟量。和数模转换相对应的就是模数转换。从他们的定义中我们就可以知道，模数转换是数模转换的逆过程。模数转换把数据转换为通俗易懂的数字形式，使其系统更加便捷，这也是系统处理的一种特点。转换器在一定程度上不仅仅的代表着发信机的结构，它也在限制收发信机上起到了决定性的作用。由于该系统要进行数模转换和模数转换，所以这让该系统更够准确无误的进行。根据Nypuist采样定理，需要不失真的显示反应信号的具体特征。因为该采样频率fs是模拟信号的两倍以上，为了使其能够正常运行应当保证其性能。A/D、D/A器件在直升机通信中起到了极其重要的作用。如果在以后的科研工作中，针对A/D、D/A器件的研究更加专注使其性能提高，最终将会实现基于软件无线电的直升机通信系统的伟大工程。

3.3数字信号处理器

数字信号处理器即DSP,是一种专用于数字信号处理的可编程芯片，在整个直升机通信导航系统中占有重要地位，所以，通过正确认识数字信号处理器的特点，我们就可以更好的了解直升机通信导航系统。它的主要特点详细来说有五点之多，其一，极其高度的实时性，正是因为它具有高度的实时性，使得它的运行时间可人为预测。其二，Harvard体系结构，因此，在该系统的省市运行时，指令和数据总线得分开。其三处理速度及其快。由于直升机通信导航心痛采用了特殊的芯片，大大的提高了其数字信号处理器的运行速度，在这个基础上更方便了用户的使用。其四，特殊的体系结构。基于无线电技术的直升机通讯导航系统的体系结构是相当复杂的。因此，正确认识它的数字信号处理器的复杂的体系结构也就能够更好的帮助我们正确认识导航系统的结构的复杂性。其五，具有高度的集成性，其数字信号处理器带有多种存储接口和各种互联接口。

结语：

直升机以无线电为导向来强化其通信导航，可经多通道来对业务实现综合控制。而射频前端对其采样速率、精度等极为关键，而现存转换器以及处理器等无法与其需要相契合。因此，射频并未全部软件化，现阶段只能推动中频更富数字性。而技术发展会使数模器件等得以深度强化，而其位置必然会与射频高端相靠近，从而使无线电这一关键技术在通信导航中得到高效发挥，对直升机相关作战性能进行强化。

参考文献：

[1]李柏春。软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2017（03）：15.

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[4]孙雨，裴海龙。小型无人直升机通信系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2011,19（04）：954-957.