[发明专利]面向无人机通信的智能信道测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种面向无人机通信的智能信道测量装置及方法，其中装置包括无人机单元，信道测量机载单元，信道测量地面接收单元和信道参数估计和建模单元，所述无人机单元中配有“小脑”模块；所述信道测量机载单元包含FPGA基带处理模块，数模转换模块，射频模块，自动增益控制(AGC)模块和天线模块，信道测量机载单元与无人机单元相连；所述信道测量地面接收单元包括天线模块，AGC模块，射频模块，模数转换模块和FPGA信号处理模块；所述信道参数估计和建模单元配备有“大脑”模块，“大脑”模块中安装有无人机数据链分析软件，包含信道参数估计和无人机空地信道建模两个子系统，信道测量地面接收单元与信道参数估计和建模单元相连。

技术领域：

本发明涉及无人机通信技术，尤其涉及一种面向无人机通信的智能信道测量装置及方法，其属于无线信息传输领域。

背景技术：

无人机具有架构简单、可动态部署、造价低廉、减少人员伤亡的特点，已在各个领域扮演着极其重要的角色。无人机在飞行过程中需要通过通信链路与地面控制中心持续进行数据传输。目前，通信问题是困扰无人机发展的重要瓶颈。据统计，在大多数无人机坠机事件中，与地面通信的网络受到干扰、中断是主要原因。因此，准确研究无人机电波传播特性对设计稳定可靠的无人机通信系统至关重要。

无人机信道测量是了解信道特征的直接途径，能够提供描述无人机电磁环境的原始数据，刻画在不同传播环境下的无人机信号变化过程。近年来广泛应用于信道测量的商用信道探测系统主要是芬兰Elektrobit Propsound CS系统、基于矢量网络分析仪的测量平台和NTT DOCOMO信道探测器，但这些系统设备沉重，不适用于无人机机载，并且存在动态测量范围小，无法消除机身抖动的缺陷，给无人机信道测量带来了许多了障碍。值得注意的是，当前业界还没有将无人机实测数据和无人机信道理论模型相结合的案例。因此，设计一款集信道测量和信道建模功能为一体的面向无人机通信的信道测量方法和装置是十分有必要的。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种面向无人机通信的智能信道测量装置及方法，其能够准确测量无人机在飞行过程中的无线通信链路状况并对无人机传播环境导致的时变衰落建模，适用于无人机通信系统设备性能的测试和验证。

本发明采用如下技术方案：一种面向无人机通信的智能信道测量装置，包括无人机单元，信道测量机载单元，信道测量地面接收单元和信道参数估计和建模单元，所述无人机单元中配有无人机“小脑”模块，所述信道测量机载单元与无人机单元相连，两者公用一个无人机“小脑”模块，信道测量地面接收单元与信道参数估计和建模单元相连，所述无人机单元中还包含空中GPS模块；

所述信道测量机载单元包含FPGA基带处理模块，数模转换模块，射频模块，自动增益控制模块即AGC模块和天线模块；

所述信道测量地面接收单元包括天线模块，AGC模块，射频模块，模数转换模块和FPGA信号处理模块，所述FPGA信号处理模块采集和存储接收数据，将信道测量数据传递给信道参数估计和建模单元；

信道参数估计和建模单元配备有“大脑”模块，“大脑”模块中安装有无人机数据链分析软件，包含信道参数估计和无人机空地信道建模两个子模块。

3.一种面向无人机通信的智能信道测量方法，包括如下步骤：

第一步，测量前检查系统同步校准设备，检查机载和地面端铷时钟输出时间频率信号是否一致，检查各模块之间线缆连接是否正常；