无人机数据链抗干扰性能评估及测试系统研制

摘要

无人机具备成本低廉、操作简单、环境适应能力强等优点，应用范围愈加广泛。无人机数据链是无人机可靠通信的重要保障，可实现无人机与地面指挥控制中心以及空中通信设备之间的实时数据传输。然而，无人机数据链复杂多变的传播环境以及敌方有针对性的电磁干扰，对数据链设备的可靠传输能力提出了更高的要求，因此有必要建立合适的干扰传播环境模型进行系统性能评估。本文通过建立干扰传播环境模型，分析无人机数据链在不同环境和干扰样式下的综合抗干扰性能，并据此设计实现了硬件模拟测试系统。论文主要工作如下：
　　介绍了航空无线信道的基本特性以及干扰理论，对目前航空无线信道理论模型和实测模型进行了分析比较；建立了无人机数据链干扰传播环境模型，并给出了一种基于飞行轨迹的模型参数计算方法；详细推导了不同干扰样式下接收端瞬时信噪比、瞬时干信比、瞬时信干噪比、中断概率以及系统误码性能，从而为数据链系统的设计和规划提供理论依据。
　　基于建立的干扰传播环境模型以及系统的预期性能指标，通过对硬件平台方案的论证，提出了一种无人机数据链干扰环境仿真仪的系统实现方案，重点研究了不同样式干扰源模块、多径衰落信道模块和高精度信道噪声模块等关键模块的FPGA设计与实现。
　　利用远程调测软件和本地主机应用软件，分别对静态场景和动态飞行场景下无人机数据链干扰环境仿真仪进行了实测，测试结果表明该仿真仪能够满足系统的设计指标要求，可为无人机数据链通信系统提供一个完整的、可重复的性能评估测试平台，从而有效缩短数据链设备的研发周期，降低研发风险。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构和主要工作

第二章 航空无线信道与干扰理论基础

2.1 无线信道特性

2.2 航空无线信道建模与实测

2.3 常见干扰样式及干扰性能

2.4 本章小结

第三章 无人机数据链干扰环境建模及性能分析

3.1 干扰传播环境模型

3.2 基于飞行轨迹的模型参数计算

3.3 衰落信道下不同样式干扰性能分析

3.4 数值仿真与结果分析

3.5 本章小结

第四章 无人机数据链干扰环境仿真仪实现

4.1 系统指标与方案论证

4.2 总体方案设计

4.3基于FPGA的关键模块实现

4.4 本章小结

第五章 干扰环境仿真仪实测结果与分析

5.1 仿真仪测试方案

5.2 基于调测软件的静态测试结果

5.3动态场景测试结果

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文