数传电台,数据链系统

浅析航空数据链通信技术发布时间：2023-02-13T02:55:25.802Z 来源：《中国科技信息》2022年9月第17期作者：杨瑛杰马紫薇[导读] 现代战争已经发展为信息化战争，对战场态势的情报获取和信息交互可以直接影响战争的局势和结果。

杨瑛杰马紫薇中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710089摘要：现代战争已经发展为信息化战争，对战场态势的情报获取和信息交互可以直接影响战争的局势和结果。

其中，以航空数据链通信技术为基础构建的“神经网络”在支撑战场信息传输共享方面发挥着不可替代的作用。

本文介绍了目前国内、外主要使用的航空数据链通信技术，根据使用场景和特点分析了数据链系统的组成、链路结构和工作流程等，对比了美国Link4A、Link11和Link16等数据链的应用特点，特别阐述了Link16的TDMA通信结构。

最后，说明了未来航空数据链通信技术的发展和应用方向。

关键词：数据链；通信技术；TDMA引言数据链系统是在数据通信技术的基础上发展而来的，一般由数据终端设备、无线电通信设备、控制管理设备、用户接口设备等硬件单元和数据链路通信规程、应用协议等软件单元组成。

作为一种特殊的链接系统，其本质是以数据传输为媒介构成的链路总和，采用无线网络通信技术和应用协议，利用组网通信技术、数据融合技术、调制解调技术、纠错编码技术等，进行战术数据信息交换、共享及战场态势显示的一种军用数据通信网络系统。

数据链在编队成员内的各用户之间，按照共同的通信协议和规定的数据格式，实时、自动、保密地获取、传输和交换各种数据信息，从而实现信息资源共享。

为指挥中心及时掌握战场态势，迅速、正确地做出决策部署和评估任务效果等提供必要的信息和数据支撑。

通用数据链可以实现飞机平台、陆基平台和舰载平台等不同作战单元之间战术数据信息的迅速交换和共享，提高协同能力和整体作战效能。

1 航空数据链系统的构成和工作流程航空数据链系统由信息获取、信息融合处理、信息分发设备和接收执行等分系统组成，如图1所示。

无人机的飞行控制与导航形形色色的无人机已经成为未来信息化、网络化战争基础性的作战装备,各国对于无人机系统的发展也不遗余力。

然而很多人对于无人机系统及其技术全貌却并不一定有着清晰的了解。

航空专家傅前哨将通过一系列文章,向你阐述无人机的相关技术及最新发展。

Q 无人驾驶飞行器系统都有些什么样的装备和设施?A 无人驾驶飞行器的使用需要一套专门的装置和设备。

整个系统包括若干架无人驾驶飞机(或其它航空器)、地面控制系统(如遥控站)、地面支援保障设备以及起飞、回收装置等。

例如,“猎人”军用无人机系统,共含8架可携带侦察设备的无人机、两个地面控制站、1个任务规划站、4个分离式接收站、1个发射回收装置等。

无人驾驶的飞机、直升机、飞艇等主要由机体、动力装置、机载导航定位系统、飞行控制系统、起飞和回收装置以及有效载荷(如侦察设备、电子对抗设备、信息传输设备、机载武器等)组成。

无人驾驶飞行器上没有乘员,因此领航员、驾驶员的任务需要由导航定位系统、飞行控制系统、自动驾驶仪等设备来完成。

Q 无人驾驶飞行器的控制方法有几种,各有什么优缺点?A 无人机的飞行控制方式较多,目前采用的主要有线控、有线电遥控、无线电遥控,程控等几种。

所谓线控,就是用手持的钢丝线对动力无人机进行操纵,此法多用于竞技航模。

有线电遥控是一种相对简单,且成本较低的操纵方式。

地面站人员通过电缆或光缆将各种控制信号传输给无人机,操纵其飞行和工作,而无人机则通过电缆将侦测到的信息送回地面站。

其缺点是受电缆长度,重量的限制,飞行器的航程和升限都不大,活动区域和观察范围较小。

一些小型的,微型的无人侦察机也采用目视遥控的方式进行操纵。

这类无人机上大都安装有一部与手持式遥控器配套的小型多通道无线电接收机。

机载接收机收到由地面遥控发射机发来的操纵指令后,将控制信号分配给各舵机,由其完成翼面,油门的控制,开启,关闭某些设备,完成对无人机的操纵。

超视距遥控的工作原理是,地面遥控站的人员通过目视、光学设备、雷达系统等,实时获取无人机的姿态,方位,距离,速度、高度等信息,并对其进行跟踪,定位和控制。

主流无人机数据链数传电台对比无人机（unmanned aerial vehicle 或drone）是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，专业化的无人机需要具备自动驾驶功能的自驾仪（无人机飞控）作为核心部件。

而数据链又是飞控不可或缺的重要组成部分，无人机要求飞行姿态稳定、实用性强，可多次进行成功作业。

通讯链需要稳定性好，而且要可工作在各种恶劣的环境下，越来越多的应用需要支持远距离传输，例如60-100km，其主要功能是用于飞控及机载（飞行姿态、GPS、航点、传感器）数据的传输。

根据本项目需求，无人机数据链数传电台的正确选取是项目成功的关键一环。

通过对目前主流的无人机数据链数传电台进行对比，见下表，仅供总体技术部参阅。

无人机数据链数传电台性能对比表型号工作电压频率功率最高接收灵敏度通信距离(视距) 重量认证数据格式级别DIGI XTend XT09-SI-NA 3.3V 902 -928MHz1W -110dbm 64km 15g FCC 透传/mavlink/兼容APM/Pixhawk 工业级3DR Radio 3.3V 433/915MHz0.5W 未知5km 25g / 透传/兼容APM/Pixhawk 消费级P400-840-OEM 3.3V 840.5-845MHz2W -116dbm 100km 6g FCC 透传/mavlink/兼容APM/Pixhawk 工业级Link800 3.3V 840.5-845MHz 2W -131dbm 100km 5g 工信部无人机专用频段认证透传/mavlink/兼容APM/Pixhawk/支持数据格式定制工业级P900-OEM 3.3V 902 -928MHz1W -111dbm 50km 5g FCC 透传/mavlink/兼容APM/Pixhawk 工业级N920-OEM 3.3V 902 -928MHz1W -113dbm 60km 25g FCC 透传/mavlink/兼容APM/Pixhawk 工业级数据提供：系统工程部无线电组李小川20160903。

无人机数传模块简介在多旋翼无人机上常常会用到的433MHZ/915MHZ数传模块，也常被叫做“数传电台”、“无线数传模块”、“无线电遥测”等。

它是利用数字信号处理技术（Digital Signal Processing，简称DSP）和无线电技术（Radio Engineering）来实现稳定可靠的数据传输功能。

由于采用了DSP技术，使得数传这种通讯媒介具有很优异的性能以及备广泛应用于各个行业。

数传抗干扰能力强，受噪声影响小且可以通过校验等方式滤除干扰信息，对器件和电路的差异不敏感，最大的特点是可以多次再生恢复而不降低质量，还具有易于处理、调度灵活、高质量、高可靠性、维护方便等特点。

数传作为和飞控的无线数据交互工具，可以把无人机的实时状态信息传回到地面接收装置，如电机转速、电池电压、实时高度、GPS位置、姿态角度等，这些信息可以供爱好者或开发者更好的对无人机进行各方面的优化工作。

数传在其他领域也有很广泛的应用：如电力电气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，点多而分散的配变站十分适宜数传的使用；油田、煤矿、水文、气象等地理环境复杂数据采集工作；城市水处理、集中供热等市政工程无人值守化的推进数传也在大展身手等等。

调制方式的划分数字信号的调制方式有MSK (Minimum Shift Keying)、GFSK（Gaussian Frequency Shift Keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keyin）、QAM （Quadrature Amplitude Modulation）、CPFSK（Continuous-phase frequency-shift keying）、GMSK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）等等，它们都是根据ASK、FSK和PSK（调幅、调频和调相）的组合或改进而得来的。

数传电台工作原理
数传电台是一种无线通信设备，用于传输数字信号。

其工作原理如下：
1. 数据编码：待传输的数字信号经过编码处理，将数据转换成二进制码流。

常见的编码方式有差分相移键控（DPSK）、正交相移键控（QPSK）等。

2. 数字调制：编码后的数据经过数字调制处理，将二进制码流转换成适合传输的电信号。

常见的数字调制方式有正交振幅调制（QAM）、频移键控（FSK）等。

3. 射频信号发射：经过数字调制后的信号通过射频器件进行放大和滤波等处理，转化为射频信号并发射出去。

发射的频率通常在兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）范围内。

4. 信号传输：射频信号通过空气或其他媒介进行传输，以电磁波的形式传播。

传输过程中，需要考虑信号的传输损耗、干扰等因素。

5. 接收与解调：接收端通过天线接收到传输的射频信号，并进行放大、滤波等处理。

接收到的信号经过解调处理，将其转换为数字信号，恢复原始的二进制码流。

6. 数据解码：经过解调后的数字信号进行解码处理，将其转换为原始的数字数据。

7. 数据处理与应用：解码后的数字数据通过计算机系统或其他设备进行处理，实现特定的功能，如数据存储、显示、分析等。

通过以上步骤，数传电台实现了数字信号的传输和处理，广泛应用于无线通信、卫星通信、军事通信、航空航天等领域。

数传电台工作原理数传电台，即数字传输电台，是一种用于无线数传系统的设备，可实现数字信息的传输和接收。

它是现代通信系统中的一个重要组成部分，广泛应用于无线通信、卫星通信、电视广播、无线局域网等领域。

数传电台工作原理包括调制解调、射频信号传输和误码控制等过程。

首先，数传电台通过调制解调技术将数字信息转化为模拟信号进行传输。

调制是将数字信号转化为可以在传输介质中传输的模拟信号的过程，解调则是将接收到的模拟信号转化为数字信号的过程。

在数传电台中，调制通常使用频移键控（FSK）调制方式。

简单来说，就是通过改变载波频率的方式来表示不同的数字信号。

对于数字“0”和“1”，分别映射到两个不同的载波频率上，在接收端可以根据频率的变化来解调出数字信号。

接下来，数传电台通过射频信号传输将调制后的信号发送到目标位置。

射频信号传输主要涉及到天线、射频发射器和射频接收器等设备。

在发射端，射频发射器接收到调制后的信号，通过天线将射频信号以无线电波的形式发送出去。

在接收端，射频接收器通过天线接收到无线电波信号，并将射频信号转化为电信号进行后续处理。

在数传电台中，常用的射频频段有VHF（甚高频）、UHF（超高频）和SHF（极高频）等。

最后，数传电台通过误码控制技术确保传输的数字信号的可靠性。

误码控制是一种通过添加冗余信息来提高传输系统可靠性的方法。

一般来说，误码控制技术包括前向纠错编码和自动重传请求（ARQ）等。

在数传电台中，常用的前向纠错编码方法有海明码和卷积码等，通过在数据中添加冗余校验位来检测和纠正传输过程中出现的错误。

而ARQ则是通过发送端和接收端之间的确认、重传机制来实现误码控制，即在接收端检测到错误时，发送请求重新发送数据。

总结起来，数传电台的工作原理主要包括调制解调、射频信号传输和误码控制三个过程。

调制解调将数字信息转化为模拟信号进行传输，射频信号传输将信号以无线电波的形式发送到目标位置，误码控制通过添加冗余信息来提高传输系统的可靠性。

无人直升机数据链路系统的设计与实现谢天立;裴海龙【摘要】针对无人直升机远距离遥控和通信以及抗干扰的要求,设计了一套新的数据链路系统；系统主要介绍结构组成以及各部分的功能,阐述了以无线数传和WIFI 为基础的无人直升机无线数据链系统的设计思想和总体方案,论述了系统的硬件构成及软件的特点；该系统已初步实现并通过实验和验证,成功应用于某小型无人直升机;具体实验中,已实现5公里范围内的有效控制和2公里以内的数据下传;并且逐步转移至更大机型进行实验工作.%Aiming at the need of long distance control, communication and antijamming capability, a new special data link system has been designed. The structure of system and function of every part are analyzed in detail. A UAV wireless data link system based on the CDU and WIFI is expounded with its design and scheme. The hardware and software characteristic of the system are introduced. The system has been preliminarily accomplished through experiment and verification, and successfully applied in UAV.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)002【总页数】3页(P464-466)【关键词】无人直升机;PCM解码;无线数传;WIFI【作者】谢天立;裴海龙【作者单位】华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641;华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641【正文语种】中文【中图分类】TP391.80 引言无人机远距离飞行一直是飞控领域的一大难题，传统的控制方式控制距离有限，而且抗干扰能力差，容易受干扰造成飞机跳舵摔机等危险情况，所以就需要设计一种可靠的数据链路系统来解决上述问题。

无人机作为一种先进的空中作战平台，重量轻、造价低、机动性高、隐蔽性好等优点，并能完成有人驾驶飞机不宜执行的任务，因而在现代战争中承担着战场侦查和监视、电子干扰等越来越多的任务，但随着机载任务设备（干扰器、雷达等）的不断完善和增加，地面终端与机载平台之间的数据交互量也在也在逐步提高，为了实现数据的可靠交换，提高数据传输速率，必须建立完善的数据链系统。

利用数据链进行通信，具有传输速率快、抗干扰能力强、误码率低等优点。

与传统的通信方式相比，它能极大的提高信息处理能力,并且最大限度的保证信息的完整性。

目前，航空数据链系统已经获得了广泛的应用，并已成为航空通信未来发展的主导方向。

1.国内外航空数据链系统发展情况1.1我国航空数据链系统我国目前最常用的数据链系统是80年代初研制的数传/导航兼备系统。

该系统由机载设备和地面设备构成。

数据引导与塔康设备兼容，数据率为600bps，调制方式为ASK。

其工作方式为：地面台以广播方式发出带地址码的指挥信息，机载台按地址接收各自的信息，并在接收后经一定的延迟向地面台发回复信息。

机载台把接收的信息经译码得到指令，再由码声器转化为声音指令，对重要信息还同时使用综合航向指示器的航向指令针、敌情指示器、双针高度表、双针速度表显示。

该链路存在一些不足如：不能传输话音、数据率低、不具备抗干扰能力，地面设备易受攻击等。

1.2国外航空数据链系统到目前为止，美国己经研制出TLinkI,、LinkI、LinkIII、Link4、Link11、Link16等多种战术数据链并装备了部队，现在又在着手研制和完善Link16A和Link220。

目前美国军方使用较多的仍是Link4A，因为它符合数字信息链路(TADIL)C规范，Link4A一般由控制站终端分系统、传输分系统和受控站终端分系统组成。

如1所示。

图1Link—4A系统的组成框图一个典型的Link一4A系统终端分系统包括UHF无线电设备、调制解调器、密码设备、计数据处理器和用户接口设备，它的组成框图如2典型的Link-4A的UHF半双工或全双工终端1.2.1Link—4A链路的工作原理Link—4使用一个时分多址技术在单一频率上连接不同单元，交换目标信息，在单一射频载波上按串行时分复用的方式进行传输，所传送的各个信息以一个序列的时分为基础。

RDS广播数据系统RDS数据信息RDS（Radio Data System）是一种用于广播电台的数据传输系统，通过在调频广播信号中嵌入数字数据，可以向收听者提供额外的信息服务。

RDS数据信息是指通过RDS系统传输的各种数据内容，包括广播电台的频率、节目名称、歌曲信息、交通信息等。

本文将详细介绍RDS广播数据系统以及RDS数据信息的相关内容。

1. RDS广播数据系统的概述RDS广播数据系统是一种在调频广播中嵌入数字数据的系统，它可以通过RDS编码器将各种信息传输到收听者的收音机中。

RDS系统采用了一种称为PI （Program Identification）码的独特标识符，用于识别不同的广播电台。

此外，RDS系统还提供了一些预留的数据信道，用于传输各种附加信息。

2. RDS数据信息的类型RDS数据信息可以分为以下几种类型：2.1 频率信息RDS系统可以传输广播电台的频率信息，使收听者可以方便地切换到其他频道。

收音机可以根据接收到的频率信息自动调整到相应的频道。

2.2 节目名称RDS系统可以传输广播节目的名称，使收听者可以清楚地知道当前正在播放的节目。

这对于电台的品牌建设和节目推广非常重要。

2.3 歌曲信息RDS系统可以传输当前正在播放的歌曲信息，包括歌曲名称、艺术家名称等。

这对于音乐爱好者来说是一种很好的服务，可以方便地了解正在播放的歌曲信息。

2.4 交通信息RDS系统还可以传输实时的交通信息，包括交通拥堵、事故、施工等。

这对于司机来说非常有用，可以根据收听到的交通信息选择合适的路线。

2.5 天气信息一些RDS系统还可以传输天气信息，包括当前的天气状况、气温、湿度等。

这对于户外活动和旅行的人们来说是一种很好的参考。

3. RDS数据信息的编码和传输RDS数据信息通过RDS编码器进行编码，然后通过调频广播信号传输到收听者的收音机中。

RDS编码器将各种信息转换为二进制数据，并使用特定的协议进行传输。

收音机接收到RDS信号后，解码器将二进制数据转换为可读的文本信息，并显示在收音机的显示屏上。