[发明专利]一种无人机数据链基于距离信息的下行功率控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种无人机数据链基于距离信息的下行功率控制方法及系统，该方法包括：测量地面站与无人机之间的距离；将所述距离信息通过上行测控链路发送至无人机；无人机解析所述距离信息，通过查找距离与发射功率的映射表获取无人机在此距离的下行发射功率。本发明采用分段控制思想，近端克服了阴影衰落和多径衰落的影响，远端提高了机载设备电池的能效；且一方面降低了地面站接收AGC的调整频度和动态范围，增加了信息传输的可靠性；另一方面发射功率只依赖于距离信息，不易受信道特性影响，控制环路稳定；更重要的是，机载通信设备的发射功率随着距离的远近自动调节，提高了电池的利用效率，延长了无人机的飞行时间，大大提升了用户体验。

技术领域

本发明涉及无人机功率控制领域，具体涉及一种无人机数据链基于距离信息的下行功率控制方法及系统。

背景技术

近年来，无人机广泛用于科学研究、环境监测、搜索营救等领域。无人机数据链起着控制无人机飞行以及传输遥测数据的重要作用，但易受环境影响，无人机数据链所处电磁、地理自然环境复杂，信道具有时变特性，因此，需要能够灵活适应复杂环境的抗干扰方法来保证通信链路质量，功率控制是其关键技术之一。

在数据链通信系统中，为增强全网的低截获率特性和低干扰率特性，通常需要在增加网络吞吐量和减小节点功率消耗之间取得最优策略。而近年来为顺应各种应用需求，无人机朝着小型化、低功耗的趋势发展，大部分轻型无人机都采用电池供电，这就给机载通信设备的功耗提出了严苛的要求。为不减少无人机的作业时间，必须采用高效的功率控制算法，在保障长距离可靠通信的同时，尽量降低机载通信设备的功耗。

无人机数据链通信中，常见的机载通信设备功率控制算法分为开环和闭环两种。开环控制算法较为简单，上电后机载设备一直发射某一较大的固定功率，但是该算法的缺点是随着无人机和地面站之间距离的变化，地面通信设备的接收功率也会随之变化，因而会频繁进行AGC调整，以保证后级接收电平恒定，这给AGC算法的设计增加了较大的难度。同时，地面通信设备的接收灵敏度是恒定的，为保证远距离条件下地面站仍然能正常接收信号，机载通信设备必须发射较大的功率，如此一来就大大增加了功耗，缩短了无人机的作业半径和作业时间。因此，针对电池供电无人机的应用场景，常常采用闭环功率控制算法。

闭环控制算法又分为合作功率控制和非合作功率控制两种。非合作功率控制方法是指数据链收发设备间不进行功率控制信息交互，仅利用数据链间位置关系或数据链信号固有特征，借助智能算法，对发射功率进行控制的方法，该方法不需信息交互，消耗资源较少，实现算法简单，但由于没有反馈机制，其功率控制精度较低，因此在实际应用中常采用合作功率控制方法。

根据上述背景技术，本发明存在的技术问题为：

(1)在传统的合作功率控制方法中，无人机和地面站之间的信息交互频繁，又因为无人机数据链所处电磁、地理自然环境复杂，信道具有时变特性，远距离信号传输可能会出现丢帧和误码；

(2)无人机和地面站之间多种信息的频繁交互，进一步增加了系统的复杂度，同时给无人机发射设备的功率调整也带来了较大的困难；

(3)若无人机发射功率过大，则电池消耗过大，续航能力差，若无人机发射功率过小，则不能满足地面站接收设备的灵敏度，导致无人机失控。

发明内容

本发明提供一种无人机数据链基于距离信息的下行功率控制方法及系统，旨在解决上述背景技术中所记载的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种无人机数据链基于距离信息的下行功率控制方法，包括：

S1：测量地面站与无人机之间的距离，得到第一距离信息；

S2：将所述第一距离信息进行优化处理，得到第二距离信息，将所述第二距离信息封装并发送至无人机；