航空飛行試驗(yàn)新一代網(wǎng)絡(luò)化遙測技術(shù)淺析

井哲 蔡磊

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，科技得到了大力的扶持，尤其是在出行方便的便利，讓越來越多的人開始關(guān)注航空技術(shù)，而航空飛行實(shí)驗(yàn)技術(shù)的崛起，不僅使飛機(jī)在飛行過程安全系數(shù)得到了大大的提升，而且通過網(wǎng)絡(luò)化和空地遙測的一體化，不僅完善了地面上的處理系統(tǒng)，而且起到了促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)化遙測技術(shù)的發(fā)展作用，但在技術(shù)的提升過程中，網(wǎng)絡(luò)遙測技術(shù)還是遇到了不小的考驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：航空飛行;網(wǎng)絡(luò)化遙測;解析

引言

我國的航空飛行網(wǎng)絡(luò)化遙測技術(shù)雖然日漸成熟，能夠參考當(dāng)前的無線通信技術(shù)，利用遙測現(xiàn)有的傳輸環(huán)境，擁有屬于中國獨(dú)有的遙測無線技術(shù)，但在安全可靠和帶寬應(yīng)用等方面依舊有缺憾，如何解決寬帶遙測在不同傳輸環(huán)境中的傳輸是首要解決的問題。

一、遙測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

飛行試驗(yàn)需要成熟穩(wěn)定的通信傳輸技術(shù)，但是目前的遙測技術(shù)根本達(dá)不到基本要求，不但無法實(shí)現(xiàn)飛行試驗(yàn)需要，而且因?yàn)椴罹噙^大，引發(fā)了眾多科研機(jī)構(gòu)和愛好者的關(guān)注，希望能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化遙測技術(shù)的進(jìn)步出一份力。

（一）帶寬傳輸速度要求達(dá)不到。飛行過程中對于傳輸帶寬要求很高，需要在高速狀態(tài)遙測傳輸達(dá)到1000M，但目前卻只有20M的帶寬遙測傳輸。

（二）單雙向傳輸要求達(dá)不到。雙向傳輸能夠保證上行遙控帶寬傳輸速度提升的同時，加強(qiáng)下行遙控傳輸?shù)陌踩Ｕ?，但目前只能?0M的帶寬能夠在單向下行傳輸中實(shí)現(xiàn)。

（三）通信組網(wǎng)要求達(dá)不到。多部飛行器同時進(jìn)行飛行試驗(yàn)，不僅能夠提高飛行的效率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)空地一體化的多點(diǎn)遙測，但是目前的技術(shù)只能進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的飛行遙測傳輸技術(shù)的實(shí)施。

（四）遙測網(wǎng)絡(luò)的要求達(dá)不到。成功的遙測傳輸不僅能夠克服在飛行實(shí)驗(yàn)中無法預(yù)測的通信環(huán)境，還要保證在雙向傳輸過程中網(wǎng)絡(luò)的高性能，但目前的無線技術(shù)根本無法實(shí)現(xiàn)這一要求。

二、航空飛行實(shí)驗(yàn)網(wǎng)遙測技術(shù)中的現(xiàn)象

（一）由于高頻移動，飛行器與帶寬在高速運(yùn)動中，引發(fā)了不同收發(fā)頻率的通信傳輸信號，減低了通信的可靠性，導(dǎo)致出現(xiàn)多普勒頻移現(xiàn)象。而飛機(jī)無論是起飛還是巡航速度都要比車載在蜂窩通信傳輸速度下高，因此造成了此現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重化，尤其是當(dāng)頻移到了600Hz時，嚴(yán)重是有15kHz時，會因?yàn)槌霈F(xiàn)通信傳輸錯誤或者是中斷，導(dǎo)致出現(xiàn)通信信號急速降低。

（二）由于在不同的路徑進(jìn)行傳播，導(dǎo)致不同時間段接收到了各波段的電磁波，因此經(jīng)過相互的重疊后，信號一再被中斷或者出現(xiàn)失真，這是多徑傳輸現(xiàn)象。而造成這一現(xiàn)象的主要原因是低仰角遙測傳輸被中斷。飛機(jī)場周圍多數(shù)都存在建筑物圍繞，所以多徑傳輸干預(yù)信號在飛機(jī)滑行至起飛過程中尤為明顯，這不僅僅是時間及選擇上問題，而且和頻率在選擇上的衰落有關(guān)，再加上帶寬造成無線遙測傳輸技術(shù)上的落后，多徑傳輸?shù)谋撞「鼮橥怀觥?/p>

（三）因?yàn)槎嗥绽疹l移現(xiàn)象和多徑傳輸問題，導(dǎo)致通信鏈路環(huán)境較差，而且存在時變行為嚴(yán)重，最后使通信性能也在急劇的減弱。

遙測技術(shù)需要有可信的飛行無線傳輸環(huán)境，但是這個問題還沒有得到根本上的解決，一直無法有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，因此實(shí)現(xiàn)高速可靠的遙測在無線多變的通信環(huán)境中進(jìn)行傳輸，是目前刻不容緩需要解決的問題。

三、我國網(wǎng)絡(luò)化遙測技術(shù)問題的發(fā)展趨勢

（一）實(shí)現(xiàn)空地一體網(wǎng)絡(luò)化。想要多部飛機(jī)進(jìn)行同時試飛，不僅需要在各個飛機(jī)間建立組網(wǎng)和通信系統(tǒng)、還要在飛機(jī)與gNET之間及和地面的遙測監(jiān)控點(diǎn)組網(wǎng)和進(jìn)行通信。這樣一來就能夠讓“邊飛行、邊監(jiān)控、邊卸載、邊處理”的遙測不再只是理想化，也能夠通過借助已有的無線和有線技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出能夠遠(yuǎn)距離使用的雙向通信無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅構(gòu)成相對來說比較靈活的動態(tài)空地一體網(wǎng)絡(luò)化組網(wǎng)，而且能夠滿足一體化的需要。

（二）在整個航空飛行試驗(yàn)過程中，不僅要實(shí)時監(jiān)控?zé)o線傳輸中的下行遙測數(shù)據(jù)傳輸，還要配置命令上行的遙測數(shù)據(jù)傳輸，所以雙工寬帶通信技術(shù)的出現(xiàn)，能夠在未來快速實(shí)現(xiàn)上下行傳輸帶寬都達(dá)到1000M的目標(biāo)。但因?yàn)樯舷滦袀鬏斣诟咚龠\(yùn)動環(huán)境中國要求的傳輸速度不同，所以可以實(shí)行上下行遙測通過不同的通信環(huán)境來實(shí)現(xiàn)各自的通信價值。

（三）想要實(shí)現(xiàn)增加網(wǎng)絡(luò)帶寬用于測試機(jī)載數(shù)據(jù)的同時，增大遙測的無線網(wǎng)絡(luò)帶寬，需要在空間分集、多進(jìn)制調(diào)制、增加編碼碼率等方面加大力度，而且雙效無線遙測需要可靠數(shù)據(jù)的支持，必須要通過糾錯性能優(yōu)于的前向糾錯編碼、抗煩擾能力強(qiáng)的調(diào)制方案和混合自動請求重發(fā)技術(shù)的支持。這個過程一定要特別謹(jǐn)慎的是，寬帶化和可靠性之間在著傳輸上的矛盾化。所以航空傳輸信道的環(huán)境，需要糾錯及調(diào)制技術(shù)上的支持，才能夠讓試飛過程中遙測的寬帶化和有效性穩(wěn)定發(fā)揮。

（四）可靠穩(wěn)定型及寬帶化是實(shí)現(xiàn)雙向遙測無線技術(shù)的關(guān)鍵，所以必不可少的需要有適應(yīng)編碼調(diào)制的技術(shù)支持。所以不同的前向糾錯編碼和調(diào)制方案需要遙測射頻收發(fā)器的有兼容性，這樣的話能夠利用FPGA的動態(tài)進(jìn)行重構(gòu)計算后，使糾錯編碼和方案有自適應(yīng)的選擇能力。有動態(tài)信道估計技術(shù)的支持可以達(dá)到事半功倍的效果。

結(jié)束語

雖然航空飛行試驗(yàn)只是飛機(jī)的一種衍生品，但是它不僅從始至終都為飛機(jī)提供了全方位的保證，而且提供的理論及技術(shù)完全服務(wù)飛機(jī)的研發(fā)。所以此實(shí)驗(yàn)不僅促進(jìn)了整個航空業(yè)的發(fā)展，而且是將逐步運(yùn)用到其他領(lǐng)域中去。

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