【摘要】近年來，無人機應用領域越來越空闊，機載通訊裝備作為無人機體系的中間組成部分，是無人機獵取數據或圖象的重要手段。本文重要以無人機通訊技術為基礎，引見各種通訊技術的測試處置懲罰設想。

【癥結詞】無人機，UAV，WLAN，OFDM，C-OFDM，DFS

1. 無人機概述

無人駕駛飛機簡稱無人機UAV（Unmanned Aerial Vehicle），是應用無線電遙控裝備和自備的遞次掌握裝配安排的不載人飛機。機上無駕駛艙，但裝配有自動駕駛儀、遞次掌握裝配等裝備。地面、艦艇上或母機遙控站人員經過歷程雷達、數傳電臺等裝備，對其舉辦跟蹤、定位、遙控、遙測和數字傳輸。

無人機誕生于20世紀20年代，50年代后有了較大的發展，在軍事和民用領域都得到了廣泛的應用。新近無人機是作為試驗靶機應用的，在軍事上，可作為空中偵察平臺和武器平臺，經過歷程照應不合的裝備，執行偵察看守、對地進擊、電子干擾、通訊中繼、目的定位等責任；在民用領域，可應用于場區監控、天氣探測、公路巡視、勘探測繪、水災看守、森林失火防救等。由此能夠或許看出，無人機在軍事和民用領域都具有空闊的應用前景。

無人機具有體積小、造價低、應用隨意馬虎等特性，古代信息技術的發展使無人機的性能和服從有了突破性的提高。但是，隨著各種電子裝備的應用，必將會增加通訊的干擾，為了提高無人機通訊的牢固性和安然性，對通訊體系的想象和測試提出了嚴肅的應戰。

2. 無人機體系組成及事變頻段

2.1 無人機體系組成

一個模范的無人機體系，重要由游覽飛行器、地面掌握站、有效載荷及通訊鏈路四大部分組成。其中，游覽飛行器是執行責任的載體，它照應遙控遙測裝備和責任裝備，到達目的區域完成要求的責任；地面掌握站完成人機交互，經過歷程上行信道，完成對無人機的遙控；經過歷程下行信道，完成對無人機狀態參數的遙測，同時回傳圖象和數據，并顯如今掌握臺屏幕上，也可經過歷程平臺外接口將視頻旗子暗記傳至其余展現、存儲裝備上。

2.2 無人機事變頻段

無人機與有人駕駛飛機游覽飛行在一致片非拒卻空域中，要感知互相的存在，為了完成安然游覽飛行，需要給無人機和掌握臺之間的通訊鏈路離別頻次，天下各國在無人機業務頻次應用方面做了多量鉆研。2015年4月，工信部為了一致頻次應用、減少無線電干擾，根據《中華人民共和國無線電頻次離別規定》及我國頻譜應用狀況，規定840.5～845MHz用于無人機體系的上行遙控鏈路、1430～1444MHz用于無人機體系的下行遙測與信息傳輸鏈路、2408～2440MHz頻段用于無人機體系的下行鏈路，同時，一定相關信道設置裝備鋪排、裝備發射功率等技術目的。針對高清圖象傳輸，也有許多無人機廠商回收市場上存在的許多免許可證頻段，如：5.8GHz、5.1GHz等，這些頻段應用率相對較少，可遴選的頻帶較寬。但是，該頻段無人機不得對其余合理無線電業務構成影響。

3. 無人機通訊的癥結技術

無人機與地面計算機、遙控裝備與地面計算機存在著多量的數據交換，這些數據經過歷程一定的體式款式和規定禮貌舉辦傳輸，將無人機體系連接成為一個整體。無人機與地面掌握站數據通訊的目的是轉達地面遙控指令及掌握參數，獵取游覽飛行狀態信息和傳感器信息，在無人機體系中扮演非常重要的作用，是無人機對外聯系的神經網絡，維系著空中的無人機與地面站之間的信息交換，因此，供給有效牢固的通訊技術，是無人機體系的中間所在。

無人機的事變，一樣尋常都是經過歷程地面遙控裝備舉辦掌握，也有經過歷程手機App體式款式掌握，其中，手機App掌握的情勢，沒法零丁發送遙控指令，必須協同數傳、圖傳的體式款式發送，遙控裝備則可零丁發送遙控指令，其事變體式款式如圖1所示。

圖1無人機通訊體式款式

因無人機數據鏈的重要性，許多鉆研單位都遴選一些體積小、質量輕、技術成熟的通訊模塊作為無人機的數據鏈，從而擔保數據傳輸的牢固性。各通訊鏈路回收的技術、應用和稀有技術如表1所示。

表1 無人機通訊技術一覽

4. 無人機通訊鏈路測試

豈論是地面遙控裝備掌握的無人機通訊還是手機App體式款式掌握無人機通訊，都搜羅了無人機掌握指令、數據傳輸和圖象傳輸及無人機定位四大通訊服從。其測試如圖2所示。

圖2 無人機通訊鏈路測試框圖

4.1 RC遙控體系測試

4.1.1 無人機ASK/FSK/GFSK調制測試

遙控裝備通常是雙向傳輸，需要測試吸取機和發射機。

發射機測試回收R&S公司的FSW/FSV頻譜儀能夠或許非常隨意馬虎地完成遙控旗子暗記ASK/FSK/GFSK旗子暗記的測試，搜羅射頻頻譜測試，如鄰道泄漏比ACLR、頻譜發射模板SEM、雜散發射等，調制旗子暗記質量測試如EVM等目的等，以此評價RC遙控體系的旗子暗記特性及質量。

吸取機測試回收旗子暗記源發作用于無人機吸取的遙控指令，評價無人機的靈敏度、動態范圍等。R&S公司的SMW200A/SMBV100A旗子暗記源可在標配狀況下發作ASK/FSK/GFSK等旗子暗記，輸出幅度低至-145dBm，測試內容搜羅靈敏度、動態范圍、吸取機及誤碼率測試等。

4.1.2 無人機跳頻測試

無人機地空通訊鏈路所處的頻段對比擁堵，為了確保在拙劣狀況下不失控，通訊技術的牢固性相當重要。抗干擾是衡量一款遙控器好壞的第一目的，而基于跳頻體系格式的數據鏈通訊即是一種用于無人機抗干擾的設想，比制定頻通訊體式款式，具有抗干擾性能好，抗式微、多徑效應能力強。R&S的FSW具有專程的瞬態理會軟件完成干擾旗子暗記的定位和理會。

圖3 無人機的跳頻通訊測試 

4.2 無人機數傳和圖傳測試

無人機作為空中機器人，豈論在軍事上還是在民用上，大多都希望獲得高清圖象和數據，因此，在相對較小帶寬的條件下，完成高清傳輸，就需要回收更高頻譜應用率的通訊技術。稀有的通訊體式款式是基于自定義OFDM/C-OFDM體式款式或WiFi等體式款式的通訊技術。有些場合為了下落干擾，還需要引入跳頻通訊技術。

4.2.1 自定義OFDM/C-OFDM旗子暗記發作與理會

基于OFDM的通訊技術，其頻譜效能高、抗多徑干擾能力強、支持高速數據業務傳輸，具有“非視距”、“繞射”傳輸特性和優勝穿透能力，能夠或許滿足無人機無線通訊責任等特性，越來越多的無人機裝備都傾向于回收自定義的OFDM體式款式。為了處置懲罰視頻等大容量旗子暗記的傳輸問題，還會回收一定的諸MPEG2/MPEG4、H.264/H.265等視頻編解碼，使得能夠或許應用較小帶寬OFDM技術，完成大容量視頻傳輸。

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關于發射機測試，R&S公司的FS-K96PC/K196PC連絡FSW/FSV等平臺的頻譜儀，能夠或許非常隨意馬虎地完成自定義OFDM/C-OFMD通訊旗子暗記測試，同時，該軟件可經過歷程星座圖改變等服從，完成頻次同步、相位同步及定時同步等問題的查找。

圖4 自定義OFDM/C-OFDM通訊體式款式的無人機發射測試

關于吸取機測試，R&S公司的FS-K96PC/K196PC軟件能夠或許用于發作自定義OFDM/C-OFDM旗子暗記，用戶能夠或許借用WLAN、DVB-T等旗子暗記的理會，然后經過歷程軟件自帶的”Configuration File Wizard”服從，隨意馬虎無邪地發作適宜自身裝備傳輸的自定義OFDM/C-OFDM旗子暗記組織。同時，也供給自定義OFMD/C-OFDM的Matlab遞次，用戶只需根據遞次舉辦適當的修改，如FFT點數、CP長度、采樣率及Pilot、Data等數據的職位漫衍，就能夠或許發作需要的OFDM旗子暗記。

圖5 自定義OFDM/C-OFDM通訊體式款式的無人機吸取測試

4.2.2 WiFi信令測試

WiFi技術已很成熟，有相等一部分無人機裝備直接回收基于WiFi通訊的體式款式，提高裝備的研發效能、下落無人機的研發資本。

信令測試是無線網絡珍愛和優化最基礎最重要的手段，能夠或許對網絡中運轉的協議舉辦全面的測試，為一樣尋常珍愛供給強有力的測試手段，發現和處置懲罰網絡中存在的問題，掌握網絡的業務漫衍和運轉狀態。R&S CMW500無線通訊綜測儀支持WLAN范例的服從測試，能模擬WLAN旗子暗記的損傷，如I/Q偏移、信道式微模型Fading及高斯白噪聲AWGN等服從，使得WLAN的測試變得更加無邪。其余，CMW500如今全面支持802.11a/b/g/n/ac范例測試，使得CMW500在WLAN產品的測試上得以一連，是WLAN測試方面性價比最好的測試儀表。

圖6 WiFi信令測試

4.2.3 5G頻段的DFS測試

2.4G頻段的WiFi干擾較多，因此許多無人機遴選相對貞潔的5G WiFi頻段。但是5.25～5.35GHz和5.47～5.725GHz是全球雷達體系的事變頻段，為了阻止對雷達體系構成干擾，各國對這些裝備的要求除功率、頻譜等慣例項目以外，還迥殊增加了對動態頻次遴選DFS（Dynamic Frequency Selection）特性的要求。DFS是為了使無線產品主動探測軍方應用的頻次，并主動遴選別的一頻次，以避開軍方頻次。經過歷程這類體式款式，也可阻止其余頻段WLAN，最高效地利頻譜。R&S公司供給全面的WiFi DFS測試處置懲罰設想，如圖7所示。

圖7 基于WiFi的DFS測試處置懲罰設想

體系中的旗子暗記源SMW200A/SMBV100A設置裝備鋪排K350選件，用于DFS測試的雷達旗子暗記發作，頻譜儀：FSW/FSV的分辨率帶寬能夠或許大于3MHz，用于監測被測件對雷達旗子暗記的響應。DFS TOOL軟件用于掌握頻譜儀監測被測件在雷達旗子暗記作用下的響應時刻等目的。

4.3 導航定位測試

無人機在許多專業應用領域，需要依托人來指示遙控，以致許多服從沒法完成，給無人機裝配衛星導航定位服從后，無人機就能夠遵照設定的線路游覽飛行，如何模擬無人機的游覽飛行線路，是無人機定位測試的癥結所在。R&S公司的SMBV100A能夠或許模擬各種衛星導航服從，搜羅GPS、斗極、Glonass、Galileo等，支持起碼24顆衛星，用戶能夠或許任意指定門路，用于移動場景的衛星導航定位測試。

圖8 無人機的衛星導航定位測試

5. 小 結

無人機走進了公眾的視野，而未來的發展傾向也成了許多人體恤的問題。連絡無人機的應用領域和應用潛力，未來無人機將會朝著高效化、定制化和智能化傾向發展。能夠或許預見，未來的無人機市場將會非常迅速，豈論如何發展，無人機的通訊技術將會一直成為其發展的中間所在，而無人機的通訊測試也必將變得越來越重要，R&S公司能夠或許供給完整的、成熟的測試處置懲罰設想。

6. 參考文獻

[ 1 ] Vector Signal Generator R&S SMW200A/SMBV100A Specifications

[ 2 ] Spectrum Analyzer R&S FSW/FSV Specifications

[ 3 ] 張冬辰，無人機測控體系綜述，無線電通訊技術，1997年第23卷第5期

[ 4 ] 王明遠，空間遙感數據壓縮編碼技術的發展，中國航天，2003,6：20-22.

[ 5 ] WLAN test According to standard 802.11a/b/g/n/ac 

[ 6 ] 馬大瑋，楊士中.基于衛星中繼的無人機圖象傳輸體系，電訊技術，2003,3：6-9.

[ 7 ] 王永壽，無人機的通訊技術，飛航導彈.2005,2：20-27

注:該文章登載于《中國電子報》2017年9月特刊