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【摘要】近年来，无人机应用领域越来越空阔，机载通讯装备作为无人机体系的中间组成部分，是无人机猎取数据或图象的重要手段。本文重要以无人机通讯技术为基础，引见各种通讯技术的测试处置惩罚设想。

【症结词】无人机，UAV，WLAN，OFDM，C-OFDM，DFS

1. 无人机概述

无人驾驶飞机简称无人机UAV（Unmanned Aerial Vehicle），是应用无线电遥控装备和自备的递次掌握装配安排的不载人飞机。机上无驾驶舱，但装配有自动驾驶仪、递次掌握装配等装备。地面、舰艇上或母机遥控站人员经过历程雷达、数传电台等装备，对其举办跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。

无人机诞生于20世纪20年代，50年代后有了较大的发展，在军事和民用领域都得到了广泛的应用。新近无人机是作为试验靶机应用的，在军事上，可作为空中侦察平台和武器平台，经过历程照应不合的装备，执行侦察看守、对地进击、电子干扰、通讯中继、目的定位等责任；在民用领域，可应用于场区监控、天气探测、公路巡视、勘探测绘、水灾看守、森林失火防救等。由此能够或许看出，无人机在军事和民用领域都具有空阔的应用前景。

无人机具有体积小、造价低、应用随意马虎等特性，古代信息技术的发展使无人机的性能和服从有了突破性的提高。但是，随着各种电子装备的应用，必将会增加通讯的干扰，为了提高无人机通讯的牢固性和安然性，对通讯体系的想象和测试提出了严肃的应战。

2. 无人机体系组成及事变频段

2.1 无人机体系组成

一个模范的无人机体系，重要由游览飞行器、地面掌握站、有效载荷及通讯链路四大部分组成。其中，游览飞行器是执行责任的载体，它照应遥控遥测装备和责任装备，到达目的区域完成要求的责任；地面掌握站完成人机交互，经过历程上行信道，完成对无人机的遥控；经过历程下行信道，完成对无人机状态参数的遥测，同时回传图象和数据，并显如今掌握台屏幕上，也可经过历程平台外接口将视频旗子暗记传至其余展现、存储装备上。

2.2 无人机事变频段

无人机与有人驾驶飞机游览飞行在一致片非拒却空域中，要感知互相的存在，为了完成安然游览飞行，需要给无人机和掌握台之间的通讯链路离别频次，天下各国在无人机业务频次应用方面做了多量钻研。2015年4月，工信部为了一致频次应用、减少无线电干扰，根据《中华人民共和国无线电频次离别规定》及我国频谱应用状况，规定840.5～845MHz用于无人机体系的上行遥控链路、1430～1444MHz用于无人机体系的下行遥测与信息传输链路、2408～2440MHz频段用于无人机体系的下行链路，同时，一定相关信道设置装备铺排、装备发射功率等技术目的。针对高清图象传输，也有许多无人机厂商回收市场上存在的许多免许可证频段，如：5.8GHz、5.1GHz等，这些频段应用率相对较少，可遴选的频带较宽。但是，该频段无人机不得对其余合理无线电业务构成影响。

3. 无人机通讯的症结技术

无人机与地面计算机、遥控装备与地面计算机存在着多量的数据交换，这些数据经过历程一定的体式款式和规定礼貌举办传输，将无人机体系连接成为一个整体。无人机与地面掌握站数据通讯的目的是转达地面遥控指令及掌握参数，猎取游览飞行状态信息和传感器信息，在无人机体系中扮演非常重要的作用，是无人机对外联系的神经网络，维系着空中的无人机与地面站之间的信息交换，因此，供给有效牢固的通讯技术，是无人机体系的中间所在。

无人机的事变，一样寻常都是经过历程地面遥控装备举办掌握，也有经过历程手机App体式款式掌握，其中，手机App掌握的情势，没法零丁发送遥控指令，必须协同数传、图传的体式款式发送，遥控装备则可零丁发送遥控指令，其事变体式款式如图1所示。

图1无人机通讯体式款式

因无人机数据链的重要性，许多钻研单位都遴选一些体积小、质量轻、技术成熟的通讯模块作为无人机的数据链，从而担保数据传输的牢固性。各通讯链路回收的技术、应用和稀有技术如表1所示。

表1 无人机通讯技术一览

4. 无人机通讯链路测试

岂论是地面遥控装备掌握的无人机通讯还是手机App体式款式掌握无人机通讯，都搜罗了无人机掌握指令、数据传输和图象传输及无人机定位四大通讯服从。其测试如图2所示。

图2 无人机通讯链路测试框图

4.1 RC遥控体系测试

4.1.1 无人机ASK/FSK/GFSK调制测试

遥控装备通常是双向传输，需要测试吸取机和发射机。

发射机测试回收R&S公司的FSW/FSV频谱仪能够或许非常随意马虎地完成遥控旗子暗记ASK/FSK/GFSK旗子暗记的测试，搜罗射频频谱测试，如邻道泄漏比ACLR、频谱发射模板SEM、杂散发射等，调制旗子暗记质量测试如EVM等目的等，以此评价RC遥控体系的旗子暗记特性及质量。

吸取机测试回收旗子暗记源发作用于无人机吸取的遥控指令，评价无人机的灵敏度、动态范围等。R&S公司的SMW200A/SMBV100A旗子暗记源可在标配状况下发作ASK/FSK/GFSK等旗子暗记，输出幅度低至-145dBm，测试内容搜罗灵敏度、动态范围、吸取机及误码率测试等。

4.1.2 无人机跳频测试

无人机地空通讯链路所处的频段对比拥堵，为了确保在拙劣状况下不失控，通讯技术的牢固性相当重要。抗干扰是衡量一款遥控器好坏的第一目的，而基于跳频体系格式的数据链通讯即是一种用于无人机抗干扰的设想，比制定频通讯体式款式，具有抗干扰性能好，抗式微、多径效应能力强。R&S的FSW具有专程的瞬态理会软件完成干扰旗子暗记的定位和理会。

图3 无人机的跳频通讯测试 

4.2 无人机数传和图传测试

无人机作为空中机器人，岂论在军事上还是在民用上，大多都希望获得高清图象和数据，因此，在相对较小带宽的条件下，完成高清传输，就需要回收更高频谱应用率的通讯技术。稀有的通讯体式款式是基于自定义OFDM/C-OFDM体式款式或WiFi等体式款式的通讯技术。有些场合为了下落干扰，还需要引入跳频通讯技术。

4.2.1 自定义OFDM/C-OFDM旗子暗记发作与理会

基于OFDM的通讯技术，其频谱效能高、抗多径干扰能力强、支持高速数据业务传输，具有“非视距”、“绕射”传输特性和优胜穿透能力，能够或许满足无人机无线通讯责任等特性，越来越多的无人机装备都倾向于回收自定义的OFDM体式款式。为了处置惩罚视频等大容量旗子暗记的传输问题，还会回收一定的诸MPEG2/MPEG4、H.264/H.265等视频编解码，使得能够或许应用较小带宽OFDM技术，完成大容量视频传输。

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关于发射机测试，R&S公司的FS-K96PC/K196PC连络FSW/FSV等平台的频谱仪，能够或许非常随意马虎地完成自定义OFDM/C-OFMD通讯旗子暗记测试，同时，该软件可经过历程星座图改变等服从，完成频次同步、相位同步及定时同步等问题的查找。

图4 自定义OFDM/C-OFDM通讯体式款式的无人机发射测试

关于吸取机测试，R&S公司的FS-K96PC/K196PC软件能够或许用于发作自定义OFDM/C-OFDM旗子暗记，用户能够或许借用WLAN、DVB-T等旗子暗记的理会，然后经过历程软件自带的”Configuration File Wizard”服从，随意马虎无邪地发作适宜自身装备传输的自定义OFDM/C-OFDM旗子暗记组织。同时，也供给自定义OFMD/C-OFDM的Matlab递次，用户只需根据递次举办适当的修改，如FFT点数、CP长度、采样率及Pilot、Data等数据的职位漫衍，就能够或许发作需要的OFDM旗子暗记。

图5 自定义OFDM/C-OFDM通讯体式款式的无人机吸取测试

4.2.2 WiFi信令测试

WiFi技术已很成熟，有相等一部分无人机装备直接回收基于WiFi通讯的体式款式，提高装备的研发效能、下落无人机的研发资本。

信令测试是无线网络珍爱和优化最基础最重要的手段，能够或许对网络中运转的协议举办全面的测试，为一样寻常珍爱供给强有力的测试手段，发现和处置惩罚网络中存在的问题，掌握网络的业务漫衍和运转状态。R&S CMW500无线通讯综测仪支持WLAN范例的服从测试，能模拟WLAN旗子暗记的损伤，如I/Q偏移、信道式微模型Fading及高斯白噪声AWGN等服从，使得WLAN的测试变得更加无邪。其余，CMW500如今全面支持802.11a/b/g/n/ac范例测试，使得CMW500在WLAN产品的测试上得以一连，是WLAN测试方面性价比最好的测试仪表。

图6 WiFi信令测试

4.2.3 5G频段的DFS测试

2.4G频段的WiFi干扰较多，因此许多无人机遴选相对贞洁的5G WiFi频段。但是5.25～5.35GHz和5.47～5.725GHz是全球雷达体系的事变频段，为了阻止对雷达体系构成干扰，各国对这些装备的要求除功率、频谱等惯例项目以外，还迥殊增加了对动态频次遴选DFS（Dynamic Frequency Selection）特性的要求。DFS是为了使无线产品主动探测军方应用的频次，并主动遴选别的一频次，以避开军方频次。经过历程这类体式款式，也可阻止其余频段WLAN，最高效地利频谱。R&S公司供给全面的WiFi DFS测试处置惩罚设想，如图7所示。

图7 基于WiFi的DFS测试处置惩罚设想

体系中的旗子暗记源SMW200A/SMBV100A设置装备铺排K350选件，用于DFS测试的雷达旗子暗记发作，频谱仪：FSW/FSV的分辨率带宽能够或许大于3MHz，用于监测被测件对雷达旗子暗记的响应。DFS TOOL软件用于掌握频谱仪监测被测件在雷达旗子暗记作用下的响应时刻等目的。

4.3 导航定位测试

无人机在许多专业应用领域，需要依托人来指示遥控，以致许多服从没法完成，给无人机装配卫星导航定位服从后，无人机就能够遵照设定的线路游览飞行，如何模拟无人机的游览飞行线路，是无人机定位测试的症结所在。R&S公司的SMBV100A能够或许模拟各种卫星导航服从，搜罗GPS、斗极、Glonass、Galileo等，支持起码24颗卫星，用户能够或许任意指定门路，用于移动场景的卫星导航定位测试。

图8 无人机的卫星导航定位测试

5. 小 结

无人机走进了公众的视野，而未来的发展倾向也成了许多人体恤的问题。连络无人机的应用领域和应用潜力，未来无人机将会朝着高效化、定制化和智能化倾向发展。能够或许预见，未来的无人机市场将会非常迅速，岂论如何发展，无人机的通讯技术将会一直成为其发展的中间所在，而无人机的通讯测试也必将变得越来越重要，R&S公司能够或许供给完整的、成熟的测试处置惩罚设想。

6. 参考文献

[ 1 ] Vector Signal Generator R&S SMW200A/SMBV100A Specifications

[ 2 ] Spectrum Analyzer R&S FSW/FSV Specifications

[ 3 ] 张冬辰，无人机测控体系综述，无线电通讯技术，1997年第23卷第5期

[ 4 ] 王明远，空间遥感数据压缩编码技术的发展，中国航天，2003,6：20-22.

[ 5 ] WLAN test According to standard 802.11a/b/g/n/ac 

[ 6 ] 马大玮，杨士中.基于卫星中继的无人机图象传输体系，电讯技术，2003,3：6-9.

[ 7 ] 王永寿，无人机的通讯技术，飞航导弹.2005,2：20-27

注:该文章登载于《中国电子报》2017年9月特刊