水面無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

李雪，胡海駒，王偉平，陳焱琨，鄭兵，董超

（1. 國家海洋局南海調(diào)查技術(shù)中心，廣東 廣州 510300； 2. 自然資源部海洋環(huán)境探測技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，廣東 廣州 510300； 3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（珠海），廣東 珠海 519080； 4. 廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

1 引言

隨著無人艇技術(shù)的發(fā)展[1-2]，無人艇的應(yīng)用越來越廣泛，其數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也備受關(guān)注，大帶寬、遠(yuǎn)距離、低時延、低能耗的數(shù)據(jù)鏈對無人艇拓展應(yīng)用范圍至為重要[3]。無線電波在水面的通信特性和在陸地上有很大區(qū)別。海上障礙物遮擋比較少，電波傳播余隙大，繞射損耗比陸地上小，但電波反射波比陸地大。另外海面高濕、高霧環(huán)境還存大氣吸收衰減、云霧衰減以及雨衰等不利因素。

無人艇天線高度一般不高，貼近水面，發(fā)射的無線電波通過海浪、島嶼、船舶障礙物之間，其接收信號的強(qiáng)度，將由各直射波和反射波疊加合成，形成多徑效應(yīng)，引起信號衰落[4]。各條路徑的電長度會隨時間而變化，故到達(dá)接收點的各分量場之間的相位關(guān)系也是隨時間而變化的。這些分量場的隨機(jī)干涉，形成總的接收場的衰落。各分量之間的相位關(guān)系對不同的頻率是不同的，干涉效果也因頻率而異。由于不同路徑有不同時延，同一時刻發(fā)出的信號因分別沿著不同路徑而在接收點前后散開，而窄脈沖信號則前后重疊，造成數(shù)據(jù)無法解析。

改革開放后，我國農(nóng)村社會結(jié)構(gòu)發(fā)生了變遷：人口老齡化、村莊空心化、鄰里關(guān)系冷漠化。歷史遺留問題、自然災(zāi)害、勞動力外流、生產(chǎn)生活方式突變等都容易造成農(nóng)村社會的不穩(wěn)定性。怎樣帶動鄰里交往、增強(qiáng)村民凝聚力？建筑師從不同的角度切入，提供了多種可行之路。

針對海面無人艇遠(yuǎn)距離通信的需求，目前常用的有短波通信和衛(wèi)星通信。短波通信具備通信距離遠(yuǎn)、通信電臺簡單、占用空間等優(yōu)點，但是其通信速率慢，易受電離層變化影響[5]；衛(wèi)星通信具有通信頻帶寬、信號覆蓋范圍廣等優(yōu)點，但是衛(wèi)星通信時延長，無法實時傳輸圖像、雷達(dá)等環(huán)境數(shù)據(jù)[6]。一種新型的利用平流層的氣象穩(wěn)定的特性，將通信設(shè)備放在飛艇、飛船等平臺長期駐留平流層中，實現(xiàn)水面艇的超遠(yuǎn)距離通信[7]，該技術(shù)多應(yīng)用于軍事方面。

為實現(xiàn)無人艇遠(yuǎn)距離穩(wěn)定通信，本文采取系留無人機(jī)作為通信中繼，為了通信系統(tǒng)的多徑效應(yīng)，保證圖像信號可靠傳輸，采用OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）[8-9]傳輸體制，OFDM技術(shù)的基本思路是把高速數(shù)據(jù)流分散到多個正交的子載波上傳輸，從而使各子載波符號速率大幅度降低。用多個較低速率的正交子載波組合，傳輸高速數(shù)據(jù)流，具有很強(qiáng)的抗符號干擾、抗多徑衰落能力，適合在復(fù)雜的無線信道中傳輸高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

通信鏈路的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計指標(biāo)見表1，為了驗證本文設(shè)計的無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)，分別在珠海萬山海域和青島黃海海域進(jìn)行本通信系統(tǒng)的寬帶測試和窄帶測試。測試過程采用系留無人機(jī)搭載地面通信設(shè)備升到高空，無人艇上加裝艇端通信設(shè)備，由母船拖曳無人艇的方式逐漸遠(yuǎn)離地面通信站，每間隔5 km，記錄一次監(jiān)控軟件的實時帶寬數(shù)據(jù)。

2 無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)設(shè)計

艇載通信設(shè)備由艇載全向天線、艇載定向天線、導(dǎo)航定位設(shè)備、天線座和伺服機(jī)構(gòu)和艇載收發(fā)組合組成。艇載全向天線和定向天線采用一體化設(shè)計，通過控制信號實現(xiàn)天線切換。導(dǎo)航定位設(shè)備提供艇載通信設(shè)備的經(jīng)緯高數(shù)據(jù)，用于艇載定向天線的數(shù)引跟蹤。天線座具備基于數(shù)引的天線對準(zhǔn)與跟蹤能力，具備通過電子陀螺儀進(jìn)行姿態(tài)保持的能力，保證艇載天線在船只航行或海風(fēng)、海浪影響下始終對準(zhǔn)地面天線。艇載收發(fā)組合由L波段收發(fā)信機(jī)、L終端處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元組成。L波段收/發(fā)信機(jī)包括射頻前端、本振和上下變頻模塊，L終端處理單元完成艇載通信設(shè)備的調(diào)制解調(diào)、頻道控制等。網(wǎng)絡(luò)接口板完成無線通信設(shè)備與外部以太網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其組成如圖7所示。

系統(tǒng)開機(jī)上電后，艇載通信設(shè)備和地面通信設(shè)備都采用全向天線，在近距離鏈路建立后，通過數(shù)據(jù)鏈將地面通信設(shè)備的經(jīng)度、緯度、海拔等位置信息傳至艇載通信設(shè)備。艇載通信設(shè)備采集艇載天線的經(jīng)度、緯度、海拔等位置信息，經(jīng)過計算將艇載定向天線對準(zhǔn)地面天線。通信距離超出全向天線覆蓋范圍后，將艇載天線切換為定向天線，提高鏈路電平儲備。遠(yuǎn)距離通信時，如果天線跟蹤丟失，則通過旋轉(zhuǎn)天線轉(zhuǎn)臺，對地面站信號進(jìn)行搜索，實現(xiàn)天線重新對準(zhǔn)。

艇端通信設(shè)備由艇載天線組合和艇載收發(fā)組合組成。艇載天線組合包括全向天線和定向天線；艇載收發(fā)組合集成了L波段收發(fā)信機(jī)、L終端處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口板。L波段收發(fā)信機(jī)能夠工作在TDD模式，L終端處理單元完成艇上設(shè)備的調(diào)制解調(diào)、天線控制、資源分配、接口控制和頻率控制等功能。

地面通信設(shè)備由地面全向天線、地面收發(fā)組合和計算機(jī)系統(tǒng)組成。地面收發(fā)組合中包含L波段收發(fā)信機(jī)、L終端處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口板組成。L波段收發(fā)信機(jī)工作在TDD模式，L終端處理單元實現(xiàn)地面通信設(shè)備的調(diào)制解調(diào)、鏈路控制、接口控制和頻率控制等功能。用戶計算機(jī)通過網(wǎng)口與地面收發(fā)組合連接，其安裝應(yīng)用軟件和鏈路監(jiān)控軟件。應(yīng)用軟件實現(xiàn)用戶界面和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理。鏈路監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)通信子系統(tǒng)的鏈路管理功能，包括鏈路質(zhì)量監(jiān)控、鏈路資源分配、設(shè)備狀態(tài)控制和回報等功能。

無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

垂直流人工濕地（VF）具有垂直狀態(tài)的水流方向特征，水流自上而下流動，一般將人工濕地底部安裝出水裝置。該技術(shù)可以提高氧與基質(zhì)層之間的轉(zhuǎn)移效率，在表層通暢放置砂層，這主要考慮到砂層具有良好的通透性，可實現(xiàn)間歇性進(jìn)水的效果。當(dāng)污水處在砂石床之上時，會逐步向垂直層滲透，并由安裝在底部的集水管網(wǎng)對其進(jìn)行收集，最后直至排出至污水處置系統(tǒng)。可在下次進(jìn)水的間隙，考慮投配，此舉可以使污水與空氣進(jìn)行有效接觸，進(jìn)而實現(xiàn)高氧轉(zhuǎn)移效率，大氣中氧氣可以通過灌溉期的排水、停灌期的通風(fēng)和植物傳輸進(jìn)入人工濕地污水處理系統(tǒng)，由此來提高BOD去除和氨氮硝化的效果。濕地植物也會通過根向根區(qū)轉(zhuǎn)移一部分氧。

圖1 無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)主要組成

2.1 地面通信系統(tǒng)設(shè)計

地面通信設(shè)備由地面全向天線、地面收/發(fā)組合、導(dǎo)航定位設(shè)備和鏈路監(jiān)控軟件組成。地面收發(fā)組合由L波段收發(fā)信機(jī)、L終端處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元組成。L波段收發(fā)信機(jī)包括射頻前端、本振和上下變頻模塊，L終端處理單元完成地面通信設(shè)備的調(diào)制/解調(diào)、頻道控制、網(wǎng)絡(luò)資源管理等。網(wǎng)絡(luò)接口單元完成無線通信設(shè)備與外部以太網(wǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。導(dǎo)航定位設(shè)備提供地面通信設(shè)備的經(jīng)緯高數(shù)據(jù)，用于船載定向天線的數(shù)引跟蹤。鏈路監(jiān)控軟件安裝在情報控制席位上，負(fù)責(zé)鏈路控制和鏈路狀態(tài)的顯示，如圖2所示。

圖2 地面通信設(shè)備組成

2.1.1 地面全向天線設(shè)計

地面全向天線采用了有一定增益的L波段全向天線，天線設(shè)計為半波長對稱陣子形式，長度為324 mm，直徑為37 mm，如圖3所示。

上個世紀(jì)60至80年代產(chǎn)生后現(xiàn)代女權(quán)主義，它的產(chǎn)生應(yīng)該和兩個因素相關(guān)。其中一個因素是60年代的"性解放"和將男女對立起來的女權(quán)思想，后現(xiàn)代女權(quán)主義導(dǎo)致了不可計數(shù)的家庭破裂，還有出現(xiàn)更多的單身母親、問題兒童，以及愛滋病盛行，然后社會的人們在思考：社會是否值得去為“性”的解放和女權(quán)主義付出如此大的代價？另一個因素是80年代后，女性在政府、企業(yè)、學(xué)校和媒體的領(lǐng)導(dǎo)地位的人數(shù)不斷加速上升，于是，后現(xiàn)代女權(quán)主義應(yīng)運而生。

圖3 地面全向天線示意圖

2.1.2 地面收發(fā)組合設(shè)計

（1）L波段收發(fā)信機(jī)

收發(fā)信機(jī)發(fā)射通道包括輸入SPDT、兩路完全一樣的射頻鏈路，射頻鏈路包含驅(qū)動放大器、功率放大器、環(huán)形器和雙工器。輸入頻率為載有調(diào)制信息的L波段射頻信號，經(jīng)SPDT給任意一路驅(qū)動放大后，最后經(jīng)功率放大器進(jìn)行功率放大輸出60 W的載波信號給天線單元。

接收通道包括輸入雙工器、雙節(jié)隔離器、限幅低噪放、下變頻、跳頻本振和中頻放大濾波等部分。接收端輸入的信號頻率為L波段信號經(jīng)低噪聲放大器放大，經(jīng)帶通濾波器濾波后輸入混頻單元，同時輸出頻率為1 225～1 295 MHz和1 465～1 505 MHz本振信號經(jīng)隔離放大器、濾波器后也輸入混頻單元，進(jìn)行下變頻處理，下變頻單元輸出頻率為205 MHz中頻信號，最后，205 MHz中頻信號進(jìn)行中頻放大和濾波處理輸出給終端板。

（2）L終端處理單元

這樣的教學(xué)活動是整體設(shè)計、分步實施的．通過這樣的教學(xué)活動，不僅能夠讓學(xué)生認(rèn)識和理解數(shù)，知道表達(dá)自然數(shù)的關(guān)鍵是10個符號和數(shù)位，還能讓學(xué)生感悟符號表達(dá)的意義；能讓學(xué)生知道數(shù)量的本質(zhì)是多少關(guān)系，與此對應(yīng)，數(shù)的本質(zhì)是大小關(guān)系，逐漸感悟度量的數(shù)學(xué)本質(zhì)和度量單位的重要性．與此同時，通過合適的教學(xué)情境，讓學(xué)生經(jīng)歷從感性具體上升到感性一般，從感性一般上升到理性具體的思維過程⑤ ，體驗什么是數(shù)學(xué)抽象和數(shù)學(xué)抽象的層次性．這樣的教育就是重視過程的教育，經(jīng)歷過程有利于培養(yǎng)學(xué)生的符號意識，形成數(shù)學(xué)抽象的核心素養(yǎng)．

終端處理單元在硬件主要由信號處理器、上下變頻器、Flash、電平轉(zhuǎn)換電路和必要接口部件、本地晶振等組成。

運行結(jié)果得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為與結(jié)構(gòu)圖化簡所得傳遞函數(shù)一致。因此，在教學(xué)過程中，課后作業(yè)可以提供簡單和較難的題目，要求學(xué)生用兩種方法求解和驗證，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

終端處理單元硬件實現(xiàn)如圖4所示。

圖4 終端處理單元硬件實現(xiàn)

終端處理單元軟件模塊組成如圖5所示。

圖5 終端處理單元軟件模塊組成

終端處理單元中信號處理器是核心器件，集成了ARM處理器內(nèi)核和FPGA處理單元。其中ARM處理器內(nèi)核完成數(shù)據(jù)報文生成、網(wǎng)絡(luò)管理、節(jié)點隨機(jī)接入?yún)f(xié)議控制、參數(shù)注入等功能；FPGA是數(shù)字信號處理核心器件，完成數(shù)據(jù)分接復(fù)接、突發(fā)信號調(diào)制解調(diào)、信道編碼、網(wǎng)絡(luò)同步、頻率管理和狀態(tài)回報功能。

本文通信方案中，地面通信設(shè)備以本地時鐘為基準(zhǔn)產(chǎn)生幀定時，艇載通信設(shè)備解調(diào)前向時隙，提取幀定時，獲得網(wǎng)絡(luò)同步。地面通信設(shè)備上電后，在前向時隙周期性廣播地面遙控數(shù)據(jù)和時隙分配表，在反向時隙接收艇載通信設(shè)備的遙測數(shù)據(jù)、載荷數(shù)據(jù)和艇間協(xié)同數(shù)據(jù)，將艇間協(xié)同數(shù)據(jù)通過前向時隙轉(zhuǎn)發(fā)。L終端處理單元完成控制指令譯碼，對射頻單元進(jìn)行頻道設(shè)置，同時完成終端狀態(tài)回報。

（3）網(wǎng)絡(luò)接口單元

網(wǎng)絡(luò)接口單元完成L終端處理單元和用戶計算機(jī)之間雙向數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)格式轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)接口單元和L終端處理單元之間采用高密度接插件，由L終端處理單元向其供電，數(shù)據(jù)傳輸格式采用LVDS標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)鏈工作在L頻段，一套系統(tǒng)（含一個地面系統(tǒng)和一個艇端系統(tǒng)）收發(fā)采用同一個頻率工作，通過時分多址、時分雙工體制，構(gòu)成一個2個節(jié)點的單跳時分網(wǎng)絡(luò)，信道傳輸調(diào)制體制采用OFDM技術(shù)。

系統(tǒng)中1個時幀由2個時隙組成，母船系統(tǒng)占用1個短時隙發(fā)送遙控信息，無人艇占用1個長時隙發(fā)送遙測信息和圖像信息，1個時幀長度20 ms。單套系統(tǒng)工作，采用一個頻率，構(gòu)成一個2個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)；多套系統(tǒng)同時工作，采用頻分多址技術(shù)，不同系統(tǒng)采用不同的工作頻率，構(gòu)成多個異頻的相互之間相互獨立的網(wǎng)絡(luò)。

2.1.3 系留無人機(jī)通信增程

系留多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)，在地面利用多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)搭載數(shù)據(jù)鏈載荷升空，構(gòu)建無線電通視的應(yīng)急通信系統(tǒng)，作為視距通信的輔助拓展，是應(yīng)急通信保障手段。系留無人機(jī)系統(tǒng)使用船載220 V或380 V電壓供電，由交直流變換器變?yōu)?80 V DC經(jīng)組合電纜給機(jī)體供電，保證機(jī)上功率。系留無人機(jī)可實現(xiàn)懸停飛行、隨行伴飛，操作簡便，訓(xùn)練保障要求低，故障率低，維護(hù)保養(yǎng)容易。

電阻率值為2.64～12.14 Ωm，聲波時差為280.50～397.45 μs/m。從電測曲線來看，深層電阻率值整體先逐漸降低，在1338.5 m達(dá)到最低，之后逐漸上升。

艇載天線面板設(shè)計如圖8所示，由全向天線、定向天線、安裝支架和航插及射頻接口組成。

經(jīng)濟(jì)犯罪案件現(xiàn)場勘查的目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)犯罪案件的現(xiàn)場重建。所謂的犯罪現(xiàn)場重建是指偵查人員在現(xiàn)場勘查中，依法運用各種科學(xué)手段、方法分析犯罪行為，在思維中、在實物模型中去構(gòu)建或模擬一個犯罪現(xiàn)場，重新認(rèn)識犯罪行為，得出新的偵查思路的偵查(或勘查)行為。［7］

圖6 艇載通信設(shè)備

2.2 艇端通信系統(tǒng)設(shè)計

無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)由地面站和艇載通信設(shè)備組成，地面通信設(shè)備安裝全向天線，向艇載通信設(shè)備發(fā)送前向數(shù)據(jù)并接收反向數(shù)據(jù)。艇載通信設(shè)備安裝定向天線，通過數(shù)字引導(dǎo)的方式指向地面通信設(shè)備。

圖7 艇載通信設(shè)備組成

艇載通信設(shè)備主要功能為調(diào)制解調(diào)、天線對準(zhǔn)和跟蹤、分接復(fù)接、設(shè)備狀態(tài)控制和回報以及以太網(wǎng)格式轉(zhuǎn)換。

2.2.1 艇載天線系統(tǒng)設(shè)計

系留多旋翼無人機(jī)系統(tǒng)由六旋翼機(jī)體、纜繩收放器、地面站和數(shù)據(jù)鏈終端組成，其組成如圖6所示。

圖8 艇載天線面板設(shè)計

由于天線負(fù)載需要指北功能和對岸基天線的搜索，需要對負(fù)載在指北方位進(jìn)行測量?？紤]環(huán)境適應(yīng)性，本文采用差分GPS的形式對負(fù)載的指北方位進(jìn)行測量，設(shè)計伺服系統(tǒng)自動對天線進(jìn)行指向操作。

考慮實際情況中，海平面水汽衰減、海雜波干擾等因素的干擾會影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，造成通信衰減，衰減系數(shù)k按式（2）計算。

地球半徑R=6 370 km，h1、h2都遠(yuǎn)小于R，故視距d0=TC+CR 。由三角計算關(guān)系TC2=(R+h1)2?R2≈2Rh1，同理CR2=2Rh2，則無線電視距計算如式（1）所示。

圖9 艇載天線系統(tǒng)設(shè)計

2.2.2 艇載收發(fā)組合設(shè)計

艇載收發(fā)組合的硬件形式與地面收發(fā)組合相同，軟件上艇載通信設(shè)備相比地面通信設(shè)備有3點不同，分別為：增加了天線伺服控制功能；作為網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點通過接收地面通信設(shè)備的發(fā)送信號提取網(wǎng)絡(luò)定時，占用自己的發(fā)射時隙實現(xiàn)載荷數(shù)據(jù)的反向傳輸；網(wǎng)絡(luò)接口板用于傳輸載荷數(shù)據(jù)且對外端口定義與地面不同。

地面架高平臺上安裝地面天線和地面收發(fā)組合，通過網(wǎng)線與監(jiān)控計算機(jī)連接，地面通信設(shè)備安裝如圖10所示。

圖10 地面通信設(shè)備安裝示意圖

艇載定向天線和艇載收發(fā)組合安裝在無人艇，收發(fā)組合通過網(wǎng)線與艇上交換機(jī)連接，如圖11所示。

圖11 艇載通信設(shè)備安裝示意圖

3 無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)測試

3.1 無線電視距計算

本文通信系統(tǒng)選用的射頻為微波頻段，是直線傳播方式，繞射能力較差，不能在通視視距之外通信。因此受地球曲率的影響，無線電作用距離越遠(yuǎn)，要求兩點間高度越高。數(shù)據(jù)鏈的作用距離受到無線電視距的限制，考慮各種地形、地貌、氣候?qū)﹄姴▊鞑サ挠绊?，其電磁波發(fā)射從T點經(jīng)地表C點到R點，如圖12所示。

圖12 視距傳播示意圖

艇載天線系統(tǒng)設(shè)計如圖9所示。

其中，h1為母船天線工作時距地面高度（m）；h2為無人艇天線工作時距地面高度（m）；d0為直視距離（km）。

3.2 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析

江西省南昌大都市區(qū)的規(guī)劃包括南昌市在內(nèi)的五個城市，輻射范圍覆蓋了整個省份三分之一的地區(qū)。江西省奉新縣正處于規(guī)劃區(qū)域中。從地理位置上看，地處九嶺山脈；從行政規(guī)劃看，屬于宜春市，縣域周圍附近有高安縣等六個縣城；從人口看，屬于Ⅰ型小城市?？h域面積1642平方千米，地勢地貌多樣，山地、丘陵、平原各具特色。在規(guī)劃區(qū)中，奉新縣位于南昌市的西邊，位置優(yōu)越，交通發(fā)達(dá)，距離省會南昌市不到1小時的高速公路車程，距離昌北機(jī)場僅1小時車程，離港口城市九江僅2小時車程。境內(nèi)主要依靠314省道與高速公路等交通。經(jīng)濟(jì)方面，第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別占比17%、64%、19%。財政收入主要來源于農(nóng)業(yè)和工業(yè)。

表1 通信鏈路關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)

萬山寬帶通信拉距測試中，為增加通信距離，岸端通信設(shè)備采用系留無人機(jī)升高至129 m，艇端通信設(shè)備距離水面最大高度為8 m，當(dāng)艇端通信設(shè)備離水面8 m時，寬帶通信拉距增程測試的結(jié)果見表2。

A股市場2018年慘淡收官，上證指數(shù)全年下跌24.59%，在A股28年的歷史上名列跌幅第二，僅次于2008年，逢八魔咒再次上演。小市值股票成為重災(zāi)區(qū)，中小板指下跌37.75%，創(chuàng)業(yè)板指下跌28.65%，全部市場下跌中位數(shù)33.5%，在市場一片慘綠中，有一抹紅色特別顯眼，這就是水電板塊的上市公司。

表2 寬帶通信拉距增程測試結(jié)果

表2中，通信帶寬在距離35～40 km時發(fā)生驟降，在50 km時被中斷，帶寬變化劇烈，這是由于地面作為主節(jié)點提供全網(wǎng)定時，按照自身時間基準(zhǔn) 周期性發(fā)射下行信號，無人艇作為從節(jié)點接收主節(jié)點信號并恢復(fù)定時基準(zhǔn)再占用自己分配的時隙發(fā)送上行寬帶信號。如果通信距離超過保護(hù)間隔，電磁波傳輸時間增加，從節(jié)點收到主節(jié)點的信號后，發(fā)送信號再到達(dá)主節(jié)點的時間超過保護(hù)間隔，此時主節(jié)點開始發(fā)射后，就不會再接收未到達(dá)的上行信號，數(shù)據(jù)傳輸達(dá)到設(shè)計時間間隔臨界，導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)無法被接收而丟失，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)速率驟降。

青島窄帶通信拉距測試中，岸端通信設(shè)備采用系留無人機(jī)升高至180 m，艇端天線距離水面高度最大高度為8 m，當(dāng)艇端天線距離水面8 m時，窄帶通信拉距增程測試的結(jié)果見表3。

表3 窄帶通信拉距增程測試結(jié)果

伺服系統(tǒng)可分為固定座組件、方位回轉(zhuǎn)組件、俯仰回轉(zhuǎn)組件3部分。主要功能為：固定座組件，完成與基座的連接功能；方位回轉(zhuǎn)組件相對于基座進(jìn)行方位回轉(zhuǎn)運動，完成伺服系統(tǒng)的方位運動功能；俯仰回轉(zhuǎn)組件相對于基座進(jìn)行俯仰回轉(zhuǎn)運動，完成伺服系統(tǒng)的俯仰運動功能。

依據(jù)式（2）的衰減系數(shù)計算，在無人艇艇端天線處于不同的高度，其理論通視距離和實際測量通視距離測試結(jié)果見表4。

表4 理論通視距離和實際測量通視距離測試結(jié)果

從表3測試結(jié)果可以看出：（1）岸端天線越高，通信視距越遠(yuǎn)；（2）艇端天線越高，通信視距越遠(yuǎn)；（3）岸端天線利用系留無人機(jī)升高至129 m，艇端天線架高8 m時，最大寬帶通信距離可達(dá)45 km，艇端天線架高2 m時，寬帶通信距離可達(dá)40 km；（4）岸端天線利用系留無人機(jī)升高至180 m，艇端天線架高8 m時，最大窄帶通信距離為50 km，當(dāng)艇端天線架高2 m時，最大窄帶通信距離為46 km；（5）考慮實際情況中合理的衰減，本文研制的無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，達(dá)到設(shè)計預(yù)期效果。

4 結(jié)束語

針對目前無人艇通信距離短的問題，本文設(shè)計一種適應(yīng)無人艇的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)，系統(tǒng)由地面通信設(shè)備和艇端通信設(shè)備組成，其中地面設(shè)備又包括地面全向天線和地面收發(fā)組合；艇端通信設(shè)備包括艇載天線設(shè)備和艇端收發(fā)組合，在系留無人機(jī)的通信增程輔助下，在海洋真實環(huán)境對該系統(tǒng)進(jìn)行了測試，在地面設(shè)備升高到129 m，寬帶通信可達(dá)40 km，岸端設(shè)備升高180 m，窄帶通信可達(dá)50 km，測試過程中，無人艇與地面設(shè)備通信穩(wěn)定可靠，滿足無人艇遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)的需求。

與海面蒸發(fā)波導(dǎo)通信相比，本文通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定，傳輸距離更遠(yuǎn)。海面蒸發(fā)波導(dǎo)作為一種新的傳輸媒介，可實現(xiàn)海上超視距傳輸，傳輸速率可達(dá)數(shù)十至數(shù)百Mbit/s級，但是一方面海面蒸發(fā)波導(dǎo)隨經(jīng)緯度、季節(jié)變化，可被利用的波導(dǎo)高度受到限制，導(dǎo)致傳輸不穩(wěn)定；另一方面，海面蒸發(fā)波導(dǎo)通信的發(fā)射天線須位于大氣波導(dǎo)層內(nèi)，發(fā)射天線的高度受到限制，這也限制海面蒸發(fā)波導(dǎo)通信的傳輸距離。

本文從烘干工藝、浮選藥劑性能及尾氣排放處置方式等方面進(jìn)行分析研究，找出解決問題的方法。實踐證明，間接烘干—組合式濕式除臭除塵工藝流程，既能滿足鈦精礦產(chǎn)品市場的對干燥的需求，又能達(dá)到除塵、降低尾氣異味、完全滿足環(huán)保及人們生活的要求。

本文的通信系統(tǒng)設(shè)計雖達(dá)到無人艇遠(yuǎn)距離通信的要求，但是艇載寬帶通信系統(tǒng)設(shè)備相對較大，在無人艇上加裝比較困難，未來艇載遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)的小型化、輕型化是進(jìn)一步研究的方向。

為深入了解郵政企業(yè)黨員黨章意識狀況，課題組采取抽樣調(diào)查的方法，在中國郵政集團(tuán)公司所屬東部、中部、西部三個區(qū)域，選取福建、湖北、寧夏三?。▍^(qū)）郵政企業(yè)黨員，以無記名形式從理想信念、黨的意識、宗旨觀念、精神狀態(tài)、道德行為、組織紀(jì)律觀念等23個方面進(jìn)行了問卷調(diào)查。此次調(diào)查共收回有效問卷2637份，占被調(diào)查企業(yè)黨員人數(shù)的76%。從調(diào)查情況看，參加本次調(diào)查的黨員主要三個特點：一是以中青年為主，45周歲以下的黨員占75.77%；二是黨齡相對不長，10年以下黨齡的黨員占58.81%；三是文化層次較高，大學(xué)（含大專）以上學(xué)歷的黨員占92.90%。