[发明专利]一种自适应帧长的直升机同步卫星通信方法

权利要求书

1.一种自适应帧长的直升机同步卫星通信方法，其特征在于，生成视频帧，检测直升机接收端的旋翼遮挡，对滤波后的信号进行同步捕获；该方法的步骤包括如下：

(1)获取视频信息：

将直升机的视频摄像头采集到的直升机现场环境的视频数据经过H.265视频编码生成视频信息；

(2)对视频信息进行LDPC码或Polar码编码后交织后，再进行相位调制，生成调制后的数据；

(3)生成视频帧：

将生成的帧同步头序列、预留空序列和调制后的数据组成一个视频帧，并将同步头序列预先保存在子相关器中；

(4)对视频帧进行脉冲成形处理后发送至卫星，经过卫星转发至地面站：

(4a)采用平方根升余弦脉冲成形技术对视频帧进行脉冲成形，得到成形后的数字信号；

(4b)将成形后的数字信号进行数模转换后通过直升机天线发送至同步卫星；

(4c)同步卫星将数字信号转发给地面站；

(5)检测直升机接收端的旋翼遮挡：

(5a)将直升机天线接收到来自卫星衰落的测试信号取绝对值后送入一个长度等于直升机旋翼平均遮挡时间乘以视频信号的信息速率后的三分之一的滑动窗口中，将窗口内的数据进行累加处理后取均值，将该均值作为门限值；

(5b)将窗口内数据累加和小于门限值时数字信号中第一个幅值对应的时间减去窗口内数据累加和大于门限值时数字信号中第一个幅值对应的时间，将差值作为旋翼没有受到遮挡的时间；

(5c)将没有受到遮挡时间值乘以80％再除以视频信号的信息速率，得到当前发送视频信息的帧长，将此帧长依次减去同步头和空序列长度，得到下一帧视频数据长度；

(6)将地面站接收端天线接收到来自直升机发送经卫星转发的衰落的视频信号经过自动增益控制进行恢复后再进行匹配滤波，得到滤波后的信号；

(7)对滤波后的信号进行同步捕获：

(7a)将滤波后的信号送入地面站接收端仪器得到滤波后信号的平均功率和最大频偏f_max，将该平均功率作为预设门限，根据该最大频偏估算FFT的点数N；

(7b)按照估算FFT的点数N，其中，P表示将滤波后的信号均分为多段的总数，k表示从随机选取的值，M表示同步序列的长度，T_c表示由直升机平均旋翼遮挡时间确定的一帧的时间长除以视频信息帧长得到的一个码片的持续时间；

(7c)将均分为P段的滤波后的信号分别送入P个子相关器；

(7d)将每个子相关器中的分段后信号分别与预先保存好的同步头序列进行相关求和后做N点FFT运算再取模值，得到FFT输出结果；

(7e)将FFT输出结果中首次超过预设门限值的幅值作为峰值，按照下式，计算该峰值的频偏估计值：

其中，f表示峰值的频偏估计值，L₀表示峰值在滑动窗口中的位置，N表示FFT点数，X示滤波后的信号分成P等段后每段长度，T_c表示由直升机平均旋翼遮挡时间确定的一帧的时间长除以视频信息帧长得到的一个码片的持续时间；

(7f)将峰值在滑动窗口中的位置依次加上同步头序列和空序列长度得到数据的起始位置；

(7g)从数据的起始位置开始截取长度为步骤(5c)中视频数据长度的视频信息数据；

(8)按照下式，计算每个纠正频偏后的数据：

其中，s(m)表示第m个纠正频偏后的数据，r(n)表示截取的视频信息数据的第n个采样点的视频信息，e表示以自然常数e为底的指数操作，π表示圆周率，j表示虚数单位符号，n表示截取的视频信息数据中采样点的序号，R_b表示截取的视频信息数据的第n个采样点的样点速率，表示截取的视频信息数据的第n个采样点的视频信息的初始相位；

(9)获得视频信息：

对每个纠正频偏后的视频信息进行相位解调和解交织，再进行LDPC码或Polar码译码，得到视频信息。

2.根据权利要求1所述的一种自适应帧长的直升机同步卫星通信方法，其特征在于，步骤(3)所述视频帧可分别为以下两种形式中的任意一种：

形式1，视频帧中包括PN1、PN2、PN3、PN4、Data；其中，PN1、PN2、PN3表示三个内容相同和长度均为M的同步头序列，PN4表示长度为M的空序列，Data表示长度为步骤(5c)中视频数据长度的调制后的数据，其中，M是由直升机卫星通信现场中同步捕获时所需要的增益确定的；

形式2，视频帧中包括PN1、PN2、PN3、PN4、Data、PN5、PN6、PN7、PN4；其中，PN5、PN6、PN7表示三个内容相同但与PN1内容不同且长度均与PN1相同的同步头序列。