[发明专利]一种基于COFDM的无人机多模态信号频率同步方法

说明书

本发明公开了一种基于COFDM的无人机多模态信号频率同步方法，包括无人机系统控制器与控制站，采用多种频率信号通信，采用基于精确幅值积分器获取信号发射端的频率信号，并通过数据链传递至信号接收端，当无人机离控制器较近时采用高频通信，增强数据传输容量；当无人机离控制器较远时，采用低频通信，有利于增强信号传播距离。不同频率通信切换时，信号发射端和信号接收端必须同时切换到相同信号频率，本方法利用频率采集器获取信号发射端的频率信号，使信号发射端和信号接收端保持频率同步，并滤出信号中的低频谐波和高频谐波。

技术领域

本发明涉及一种无人机信号频率同步方法，具体为一种基于COFDM的无人机多模态信号频率同步方法，属于无人机多模态信号通信技术领域。

背景技术

当无人机飞行途中遇到障碍物(高山、树木)时，图传信号会变弱甚至无图传信号。目前，多旋翼无人机系统遥控器和地面控制端的上下行链路是通过2.4GHz或5.8GHz信道传输，由于2.4G或5.8GHz干扰比较多，并且绕射性能差，将此无线通信链路改造成多路信号链路可移动基站通过无人机挂载中继将信号进行桥接使距离传输更远质量更好，使飞机的作业范围更大。

为了进一步增加通讯距离，对无人机的数传、图传信号进行重新编码，增加1.3GHz的传输频段，能够有效扩大信号覆盖范围。同时，借助多路链路传输技术与应用频率自动切换技术，多台设备同时使用时自动根据无干扰频率切换技术。并且在频率产生的同时会同时产生很多次生频，这些频率往往是以主要频率倍数形式存在来加强通信量与距离。因此，在复杂地形进行巡视作业时，使用无人机信号中继基站能够克服无人机信号失联的难题，解决山区以及障碍物阻隔等复杂巡检环境下，作业难度大、作业效率低的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种基于COFDM的无人机多模态信号频率同步方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于COFDM的无人机多模态信号频率同步方法，包括以下步骤

步骤一、无人机控制器信号发射端通过信号调制和数模转换，得到模拟信号，无人机系统控制器信号发射端与控制站信号接收端采用多种频率信号传递信息；

步骤二、当无人机控制器信号发射端通信频率改变时，采用频率采集器获取发射端的信号频率并滤出低频谐波和高频谐波，然后传递到接收端；

步骤三、通过数传电台，将频率数据上传到信号接收端，接收端利用接收到的信号频率，使用内积公式进行解调，获得原始信号。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，发射端数模转换器输出信号数学模型为：

其中，v(t)为控制器发射端模拟信号，A为模拟信号幅值，ω为模拟信号角频率，为初始相位。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，当无人机离控制器近时采用高频通信，增强数据传输容量。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，当无人机离控制器远时，采用低频通信，有利于增强信号传播距离。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中，频率采集器的控制过程为：

控制器发射端模拟信号v(t)经过改进型二阶广义积分器后，滤出低频谐波和高频谐波得到v′(t)，而后经过锁相环得到控制器发射端模拟信号精确频率；

其中，v(t)为控制器发射端模拟信号，v′(t)为经过改进型二阶广义积分器的发射端模拟信号，Vq为发射端模拟信号在q轴的分量，PI为比例积分控制器，ω₀为基准频率，ω为实时检出的发射端模拟信号频率。

作为本发明再进一步的方案：所述改进型二阶广义积分器的幅值增益在控制器发射端信号频率处为0dB。