[发明专利]机群编队的组网拓扑结构和组合多址体制设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机群编队的组网拓扑结构和组合多址体制设计方法，属于航空数据链、 无线电导航、飞行器技术领域。

背景技术

目前，国内外机群组网基于数据链体制，典型的如：Link-11、Link-16、JTIDS，等等。 这些数据链系统的多址接入方式基于时分多工制通信，不支持飞行器之间的测距、测速、时 间同步。另外，在传统数据链体制下的机群编队组网拓扑结构比较单一，仅仅按照信息交互 需要构成多址接入通信网拓扑，没有形成适应特定任务的空间协同组网拓扑。

发明内容

本发明的目的在于提出一种机群编队的组网拓扑结构和组合多址体制设计方法，适用于 机群编队组网通信与测量的多址体制和组网拓扑结构，满足机群编队对动目标的无源探测定 位和协同打击任务。

可以认为任何一种任务都要求机群编队的成员节点具备以下三种功能：

①机群编队成员节点组网形成覆盖所有成员节点的全网通信体系，任意两成员节点之 间能够建立单跳的、无延迟的、对其他成员透明的、异步全双工的通信链路，满足机群编队 通信网内的任意成员节点信息的全网实时共享需求，也提供多跳通信和路由业务，机群编队 通信网可以是有中心节点或无中心节点的模式；

②机群编队任意两成员节点之间能够精密地实时测定两者之间的几何距离用于编队组 网的拓扑结构控制，并作为动目标无源探测定位和协同打击体制的基线测量值用于干涉测量 和分布式数据处理。

③机群编队全网成员的时间同步，这一点在非常多的多基地无源探测定位和协同打击 任务中体现的尤为突出，迫切需要机群编队网内所有成员的时间同步以实现编队组网拓扑构 型实施控制，以及实现空间多点联合干涉式探测任务。

实现动目标无源探测定位和协同打击任务的机群编队需要建立一种网内成员节点多址 通信、全双工异步数据交互、具备任意两点精密测距、全网实现时间同步的通信、测距与时 间同步体制。

本发明完成了机群的机间组网、多址接入。从机群通信组网拓扑构形出发，研究了适用 于机群组网通信与测量的多址体制，提出了机群网内两种多址接入体制：基于交叉链路组网 拓扑的机群编队CDMA/FDMA组合多址通信体制；基于树型拓扑的机群分级递阶多址体制。

本发明一种机群编队的组网拓扑结构和组合多址体制设计方法，可以在机群链路终端机 的中频信号处理电路板上的数字信号处理器DSP、FPGA器件和射频通道上实现本发明提出 的组合多址体制并支持本发明提出的机群编队组网拓扑结构。

本发明提出两种新型通信拓扑构形的多址接入体制：基于交叉链路组网拓扑的机群编队 CDMA/FDMA组合多址通信体制；基于树型拓扑的机群编队分级递阶多址通信体制。前者 能够支持全网覆盖的单跳接入模式，后者提供全网覆盖的多跳接入模式。

一、机间链路全双工异步通信信道的数据链路层结构

多数任务中机群编队组网的拓扑构形一般尺度不大(几公里～几十公里范围以内)，任 意两成员飞机最远距离一般在几十公里左右，因此在本发明中机群组网节点间空间通信链路 仿照CCSDS Proximity-1近程空间链路通信协议蓝皮书建议(CCSDS 211.2-B-1、CCSDS 211.1-B-3、CCSDS 211.0-B-4)，参考Version-3的传输帧结构设计出用于机群通信/基线测量 综合体制的数据链路层传输帧(图1)，包括：24bit的帧同步码ASM(0xFAF320)、32bit 的结构固定数据帧导头header、长度小于16344bit的数据域、32bit的CRC校验码。该传输 帧支持异步/同步综合传输、等时/非等时综合传输、多路虚拟信道统计时分复用传输。数据 域前部定义为勤务段，嵌入对应链路标识符、本地钟面时编码和本地伪距编码向对方发送。 帧长选择固定，帧频为整数赫兹(一般在1Hz～20Hz)，可根据测量刷新率需求而定。