一站多目标无人机数据链信息融合技术.pdf
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1、第 44 卷第 5 期2023 年 9 月Vol.44,No.5Sept.2023遥 测 遥 控Journal of Telemetry,Tracking and CommandWebsite:一站多目标无人机数据链信息融合技术戚元健1,李凉海2,王圆圆1,闫朝星1(1 北京遥测技术研究所 北京 100076;2 中国航天电子技术研究院 北京 100094)摘要:针对一站多目标无人机数据链系统易受干扰的问题,提出一种基于主备链系统抗干扰能力提升的遥控数据信息融合方法,在分析无人机遥控信息业务特点的基础上,对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,设计了多目标无人机数据链的机载遥控信息融合策
2、略。对采用该方法的数据链系统拉距测试验证,结果表明:该方法可在无人机高动态环境下的主备链路状态不稳定时,大幅度减小系统整体丢帧率,提升数据链系统信息传输可靠性。关键词:无人机数据链;多目标测控;扩频通信;主备链系统;信息融合中图分类号:V243.5;TN919 文献标志码:A 文章编号:2095-1000(2023)05-0064-05DOI:10.12347/j.ycyk.20230320001引用格式:戚元健,李凉海,王圆圆,等.一站多目标无人机数据链信息融合技术 J.遥测遥控,2023,44(5):6468.The data link information fusion techniq
3、ue for one station controlling multi-UAVsQI Yuanjian1,LI Lianghai2,WANG Yuanyuan1,YAN Chaoxing1(1.Beijing Research Institute of Telemetry,Beijing 100076,China;2.China Academy of Aerospace Electronics Technology,Beijing 100094,China)Abstract:To solve the problem which one station controlling multi-UA
4、Vs data link system susceptible to interference,a telecontrol data information fusion method for master and slave link system to improve the anti-interface capability of the system is proposed.Based on analyzing the characteristics of the UAV telecontrol information,the user data received from multi
5、ple links is split and fused,and the airborne telecontrol information fusion strategy for multi-target UAV data link is designed.The wireless test of the data link system using this method shows that this method can significantly reduce the overall frame loss rate of the system and improve the relia
6、bility of data link system information transmission when the master and slave link state is unstable in the high dynamic environment of UAVs.Keywords:UAV data link;Multi-target TT&C;Spread spectrum commumication;Master-slave system;Information fusionCitation:QI Yuanjian,LI Lianghai,WANG Yuanyuan,et
7、al.The data link information fusion technique for one station controlling multi-UAVsJ.Journal of Telemetry,Tracking and Command,2023,44(5):6468.引 言无人机系统在侦察监视、抗震救灾、地形勘测等方面具有广泛的军事、民用和科研价值1。无人机数据链系统是无人机与地面控制站或其他操作平台间,按照约定的通信体制和协议内容,进行指令发送、数据传输,完成无人机遥控、遥测等功能的综合无线电控制系统2。无人机数据链系统通过在机载数据终端、地面控制站、武器协同平台之间建立
8、实效、高速的数据传输网络,以满足整个无人机系统数据信息的实时传输需求3。无人机数据链系统为无人机的任务规划、飞行控制、侦察情报信息的传输以及与其他武器作战系统的协同工作搭建数据高速传输、实时控制的复杂网络体系,实现侦察信息、遥控指挥命令和协同作战模式等信息交互,是实现无人机系统作为武器协同作战系统中关键环节的重要手段4。一站多目标无人机数据链系统中,无人机数基金项目:装发预研项目(50911030301)收稿日期:2023-03-20 修回日期:2023-03-302023 年 9 月遥 测 遥 控据链作为无人机与地面站、无人机与无人机之间的无线通信链路,是支撑无人机系统顺利执行指定任务的关键
9、5。为提升无人机数据链系统抗干扰能力,普遍采用主备链路设计6,在不同频段独立传输控制指令。主备链只要有一条链路正常,就能对遥控数据在遥测链路状态中对链路异常进行监控。针对一站多目标无人机数据链系统遥控链路易受干扰问题,提出一种基于主备链交互的数据链信息融合技术,通过对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,有效提升无人机数据链系统在实际应用中的稳定性、健壮性。1无人机遥控信息业务无人机数据链系统遥控信息一般至少包含4种遥控数据:1种飞行控制数据、1种链路控制数据和2种任务控制数据7。其中,飞行控制数据一般采用透传处理,用于地面站对无人机的飞行控制;链路控制数据包括对多条链路的控制信息,机载
10、终端解调出信号后将信息传递给对应链路;任务控制数据用于地面站指挥或监测无人机完成各类遂行任务8,9。在无人机数据链系统中,如图1所示,主备链路同时通过遥控信号传输两种业务信令10:飞行控制:地面站的无人机飞行员通过飞行控制计算机向地面数据终端发送飞行控制指令数据,由地面数据终端通过遥控信号传输给机载数据终端,再由机载数据终端接收并将飞行控制指令发送给机载飞控计算机,最后由飞控计算机执行相应的飞行控制指令,完成对无人机的飞行控制。任务控制:地面站的任务控制人员通过任务控制计算机向地面数据终端发送任务控制指令数据,由地面数据终端通过遥控信号传输给机载数据终端,再由机载数据终端接收并将任务控制指令发
11、送给机载任务设备,最后由任务设备执行相应的任务控制指令,完成无人机的任务控制。一站多目标无人机数据链遥控系统场景如图1所示。根据一站多目标无人机系统遥控信息传递和处理需求,本文将设计一站多目标无人机遥控信息融合方法。2一站多目标机载遥控信息融合方法2.1主备链路机载数据处理遥控链路的稳定性决定了无人机的安全和可控性11,因此在一站多目标数据链系统采用主备链信息传输的基础上,遥控链路信令采用冗余传输。地面站在遥控链路发送信令时,通过主备链路发送相同的遥控信令;主备链路机载终端在接收遥控信令后,根据信令所属的链路作保留处理或通过主备链路机载终端互联接口传递给另一条链路的机载终端。最后,主备链路机载
12、终端将解调得到的遥控信令和互联接口传递来的遥控信令合并后执行,从而达到冗余传输的效果。按照上述数据融合方法,数据链系统中只要有一条遥控链路正常,地面站就能向机载设备发送遥控数据开展正常遥控作业。主链路机载终端遥控信令处理流程如图2所示,无人机机载终端将遥控主链路中不同的数据进行拆分和合成实现遥控数据处理流程。主链路机载设备需要进行2处数据拆分处理和2处数据合成处理。数据拆分处理如下:复合遥控信令拆分:主链路机载终端将解图1一站多目标无人机数据链遥控系统场景Fig.1Data link telecontrol system scenario for one station controlling
13、 multi-UAVs图2一站多目标机载终端链路遥控数据处理设计Fig.2Telecontrol data processing design for airborne terminal of one station controlling multi-UAVs65第 44 卷第 5 期戚元健等,一站多目标无人机数据链信息融合技术调输出的复合遥控信令拆分,得到主链路的遥控信令和备链路的遥控信令。互联接口复合数据拆分:主链路机载终端将主备链机载终端互联接口单元的复合数据拆分,得到主链路的遥控信令和参与遥测调制的备链路机载状态信息。数据融合处理如下:主链路遥控数据融合:主链路机载终端将解调得到的主
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