[发明专利]一种适用于无人机下行数据链通信的信号到达检测方法

说明书

技术领域

本发明属于通信工程技术领域，具体涉及一种适用于无人机下行数据链通信的信号到达 检测方法。

背景技术

无人驾驶飞行器，简称无人机，是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的无人驾驶飞 行器，诞生于20世纪初期，但其真正兴起是在第二次世界大战之后。经过近百年的发展， 无人机在军事、国民经济与科学研究等领域得到了广泛的应用。当代无人机肩负着地面监测、 目标跟踪、军事打击等任务，因其自身具备体积小、灵活性强等优点，在军事、民用领域扮 演着极为重要的角色。无人机数据链的性能直接决定了无人机执行任务的安全性和飞行效能， 是无人机的大脑和眼睛。

无人机数据链按数据传输方向的不同可分为上行链路和下行链路。上行链路主要完成地 面站至无人机的遥控指令的发送，实现飞行姿态实时控制和指挥自动化；下行链路主要完成 无人机至地面站的遥测数据和红外遥感或电视侦察图像的发送以及飞行姿态、GPS跟踪定位 等信息的传输。为了使下行数据链满足突发通信的要求，满足实际战场环境的需要，需要在 有用信息的前面附加前导序列进行信号到达检测。

常规的信号到达检测方法主要有以下几种：1.频域检测法。将接收信号变换到频域，计 算其特征谱幅度值，然后与设定的门限值进行比较，若大于门限判为信号到达。这种方法运 算量大，并且判决门限会随着信号电平而变化，信号的动态范围受到限制。2.功率检测法。 计算接收信号的功率并与设定的门限比较进行判决。这种方法的优点是门限设置对载波频偏 不敏感，但也有显著缺点即门限与信号幅度有关，信号的动态范围受限。3.匹配滤波法。这 种方法对载波频偏敏感，需要动态判决，门限值确定困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种适用于无人机下行数据链通信的信号到达 检测方法，与其他方法相比，本发明所述方法不仅可以同时进行信号检测和确定最佳起始采 样点，而且可以工作在较低信噪比、较大载波频偏和较大的信号动态范围条件下，并且本方 法的复杂程度低、易于实现。本方法利用特殊前导序列的相关性，即前后相邻的两个符号(每 个符号包含若干个采样点)，每个符号相应位置采样值大小相近、正负相反，而噪声不具备这 样的相关性，所以可利用相关能量检测的方法来检测信号是否到达。

一种适用于无人机下行数据链通信的信号到达检测方法，包括以下步骤：

步骤一、通信系统功能初始化；

在通信系统的发射端，信号到达之前为噪声，信号组帧的结构为：前导序列、帧头、有 用信息、帧尾、帧间间隔，之后继续为帧头、有用信息…，依次重复；当信号为一路信号传 输时前导序列长度选取要大于或等于512，为010101…序列，两路信号传输时前导序列的 长度要大于或等于1024，为00110011…序列；

信号经过N₁倍上变频、匹配滤波、载波调制、发射、接收、相干解调、N₂倍下变频、 匹配滤波、自动增益控制调整以后，到达达能量检测单元，信号中每个符号用n位信息表示， 其中n为N₁与N₂的商，N₁、N₂为2的幂次；

在通信系统的接收端，将能量检测单元置于同步单元之前，下变频和自动增益控制单元 之后；

步骤二、能量检测单元进行信号能量持续监测，计算相关能量值；

到达能量检测单元的信号，信号中的符号序列以若干符号为一组进行打包，打包后以滑 动的方式进入能量检测单元，每滑动一次，进入一组符号，出来一组符号，每滑动一次能量 检测单元计算一次相关能量值，最后输出n个相关能量值；

能量检测单元计算一次相关能量的具体过程为：

进入能量运算单元的一路信号为M个符号，一共为M＊n位信息，首先选择每个符号的 第1位，相邻符号相同位之间进行乘法运算，得到M-1个乘积，再把这M-1个乘积进行累 加求和，得到累加值；如果信号是按两路传输的则要把两路累加值求平方和，如果信号是按 一路传输的则把累加值直接平方，其结果为的相关能量值1；同理，分别选择每个符号的第2 位至第n位，得到相关能量值2至相关能量值n；

步骤三、比较模块确定相关能量的最大值及其位置；