一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法技术

一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，适用于多组无人机与地面站同时执行任务时，快速建立异频全双工直序扩频通信连接并避免通信的相互干扰。通过地面站键盘录入数字或摄像头扫瞄机体二维码，在地面站软件中输入目标无人机唯一“通信识别码”，使地面站数传电台与目标无人机数传电台之间快速建立通信连接。在通信连接建立后，地面站能够自动搜索附近其他单兵制导无人机与地面站通信已使用的伪随机码与频点通道，并将数传电台通信配置为未使用的伪随机码与频点通道，实现多地面站与无人机同时作战。无人机与地面站之间的数传电台通信采用扩频传输体制，具有较强的抗干扰能力。

A method of establishing communication connection between UAV and ground station

【技术实现步骤摘要】
一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法
本专利技术涉及一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，
技术介绍
随着智能化作战的发展，单兵制导无人机已成为提高单兵作战斗能力与战场生存能力的重要因素，无人机通过携带战斗部，实现侦查、跟踪与打击功能。随着此类武器的研制，已出现反制武器，通过干扰或截获无人机与地面站的无线通信链路，使无人机丧失部分或全部的作战能力。无人机在攻击模式下属于消耗型武器，因此在作战时地面站需要先后与多架无人机快速建立通信连接，以保证攻击的连续性与实效性。地面站与无人机的数传电台通信抗干扰主要有跳频与直序扩频两种方式。跳频抗干扰方式能够加宽工作频带，抵抗窄带干扰，缺点是通信传输速率较直序扩频低，抗多路径能力较差，使用前需要使用上位机软件将地面站与无人机数传电台配对，耗时较长，可能延误战机。无人机与地面站在进行高速率通信时，宜选用直序扩频体制。直序扩频体制依靠通信频谱的扩展来提高抗干扰能力。本专利技术提供一种地面站与无人机使用直序扩频通信体制时，快速建立通信连接的方法，以及在地面站与无人机通信受到干扰时，抵抗干扰并恢复通信连接的方法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供了一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，解决了：1.在地面站与不同无人机建立无线通信连接时，连接操作复杂，消耗时间较长；2.多台地面站与多架无人机同时作战时，通信受到干扰后调整通信伪随机码与频点的流程复杂；3.通信连接受到敌方欺骗或压制式干扰时无法自动恢复通信连接。本专利技术的技术解决方案是：一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，包括如下步骤：S1，地面站未与目标无人机建立通信连接时，获取未被占用的空闲通信通道；S2，获取目标无人机的通信识别码；S3，地面站根据通信识别码获取目标无人机的无人机序列号、上行通信初始伪随机码U1和频点V1、以及下行通信初始伪随机码D1和频点E1，并将地面站上行通信协议数据帧与下行通信协议数据帧中的无人机序列号、上行无线通信伪随机码和频点、以及下行无线通信伪随机码和频点设置为与目标无人机对应相同；S4，尝试建立地面站与目标无人机的通信连接；若建立完成，则进入S5，否则返回S2；S5，从S1所述空闲通信通道中选择上行通信伪随机码U2和频点V2、下行通信伪随机码D2和频点E2，由地面站将选择的伪随机码与频点信息、以及目标无人机序号通过上行通信持续向目标无人机发送，同时地面站将下行通信接收切换至伪随机码D2与频点E2；S6，目标无人机接收选择的伪随机码与频点信息，对接收的上行通信数据帧中的无人机序列号与本机无人机序号是否一致进行判断；若一致，则将下行通信数据帧发送切换至伪随机码D2与频点E2，并继续发送下行通信数据帧；S7，地面站实时接收目标无人机发送的下行通信数据帧；若接收到，则进入S8；若未接收到，则返回S5；S8，地面站向目标无人机发送上行通信切换指令数据帧；S9，目标无人机接收到上行通信切换指令数据帧后，将上行通信数据帧从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，并通过下行通信向地面站发送上行通信切换完成反馈信息；S10，地面站实时接收上行通信切换完成反馈信息；若接收到，则进入S11；若未接收到，则返回S8；S11，地面站将上行通信从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，地面站与无人机使用上行伪随机码U2和频点V2、下行伪随机码D2和频点E2，完成通信连接建立。进一步地，还包括如下步骤：S21，地面站与目标无人机上行通信使用伪随机码U2与频点V2建立通信连接后，地面站每隔固定时间向目标无人机发送上行状态确认指令；若目标无人机超过一段时间未收到上行状态确认指令，则进入S22；S22，使用目标无人机的数传电台重新搜索未被使用的伪随机码与频点，重新确定空闲通信通道，并从中选择新的上行伪随机码与新的上行频点；S23，目标无人机使用下行通信数据帧在一段时间内持续向地面站发送第一上行通信切换请求，并将上行通信切换至新的伪随机码与新的频点；所述第一上行通信切换请求包含新的上行伪随机码与新的上行频点；S24，当地面站收到第一上行通信切换请求后，将上行通信切换至新的伪随机码与新的频点，并继续向目标无人机发送上行状态确认指令；S25，目标无人机发送第一上行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到上行状态确认指令；若收到，则进入S28；若未收到，则进入S26；S26，目标无人机将上行通信切换回伪随机码U2与频点V2，并在一段时间内持续向地面站发送第二上行通信切换请求；所述第二上行通信切换请求包含伪随机码U2与频点V2的信息；S27，目标无人机发送第二上行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到上行状态确认指令；若收到，则进入S28；若未收到，则返回S22；S28，目标无人机与地面站上行通信连接恢复，目标无人机停止向地面站发送上行通信切换请求。进一步地，还包括如下步骤：S31，地面站与目标无人机下行通信使用伪随机码D2与频点E2建立通信连接后，无人机持续向地面站发送飞行数据；若地面站超过一段时间未收到飞行数据，则进入S32；S32，使用地面站的数传电台重新搜索未被使用的伪随机码与频点，重新确定空闲通信通道，并从中选择新的下行伪随机码与新的下行频点；S33，地面站使用上行通信数据帧在一段时间内持续向目标无人机发送第一下行通信切换请求，并将下行通信切换至新的伪随机码与新的频点；所述第一下行通信切换请求包含新的伪随机码与新的频点；S34，当目标无人机收到第一下行通信切换请求后，将下行通信切换至新的伪随机码与新的频点，并继续向地面站发送飞行数据；S35，地面站发送第一下行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到飞行数据；若收到，则进入S38；若未收到，则进入S36；S36，地面站将下行通信切换回伪随机码D2与频点E2，并在一段时间内持续向无人机发送第二下行通信切换请求；所述第二下行通信切换请求包含伪随机码D2与频点E2的信息；S37，地面站发送第二下行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到飞行数据；若收到，则进入S38；若未收到，则进入S32；S38，地面站与目标无人机下行通信连接恢复，地面站停止向无人机发送下行通信切换请求。进一步地，所述数传电台，具体包括FPGA模块、射频芯片、射频前端、发射天线、接收天线、数传电台电源模块、接口电路；数传电台电源模块用于为FPGA、射频芯片以及射频前端供电；接收天线、射频前端、射频芯片、FPGA以及接口电路构成无线接收通路，实现无线通信数据接收、滤波、下变频、解码与接收数据的有线输出；接口电路、FPGA、射频芯片、射频前端以及发射天线构成无线发射通路，实现发送数据的有线输入、编码、上变频、功率放大与无线通信数据发送；接口电路用于FPGA与地面站或目标无人机控制计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，地面站未与目标无人机建立通信连接时，获取未被占用的空闲通信通道；/nS2，获取目标无人机的通信识别码；/nS3，地面站根据通信识别码获取目标无人机的无人机序列号、上行通信初始伪随机码U1和频点V1、以及下行通信初始伪随机码D1和频点E1，并将地面站上行通信协议数据帧与下行通信协议数据帧中的无人机序列号、上行无线通信伪随机码和频点、以及下行无线通信伪随机码和频点设置为与目标无人机对应相同；/nS4，尝试建立地面站与目标无人机的通信连接；若建立完成，则进入S5，否则返回S2；/nS5，从S1所述空闲通信通道中选择上行通信伪随机码U2和频点V2、下行通信伪随机码D2和频点E2，由地面站将选择的伪随机码与频点信息、以及目标无人机序号通过上行通信持续向目标无人机发送，同时地面站将下行通信接收切换至伪随机码D2与频点E2；/nS6，目标无人机接收选择的伪随机码与频点信息，对接收的上行通信数据帧中的无人机序列号与本机无人机序号是否一致进行判断；若一致，则将下行通信数据帧发送切换至伪随机码D2与频点E2，并继续发送下行通信数据帧；/nS7，地面站实时接收目标无人机发送的下行通信数据帧；若接收到，则进入S8；若未接收到，则返回S5；/nS8，地面站向目标无人机发送上行通信切换指令数据帧；/nS9，目标无人机接收到上行通信切换指令数据帧后，将上行通信数据帧从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，并通过下行通信向地面站发送上行通信切换完成反馈信息；/nS10，地面站实时接收上行通信切换完成反馈信息；若接收到，则进入S11；若未接收到，则返回S8；/nS11，地面站将上行通信从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，地面站与无人机使用上行伪随机码U2和频点V2、下行伪随机码D2和频点E2，完成通信连接建立。/n...

【技术特征摘要】
1.一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，地面站未与目标无人机建立通信连接时，获取未被占用的空闲通信通道；
S2，获取目标无人机的通信识别码；
S3，地面站根据通信识别码获取目标无人机的无人机序列号、上行通信初始伪随机码U1和频点V1、以及下行通信初始伪随机码D1和频点E1，并将地面站上行通信协议数据帧与下行通信协议数据帧中的无人机序列号、上行无线通信伪随机码和频点、以及下行无线通信伪随机码和频点设置为与目标无人机对应相同；
S4，尝试建立地面站与目标无人机的通信连接；若建立完成，则进入S5，否则返回S2；
S5，从S1所述空闲通信通道中选择上行通信伪随机码U2和频点V2、下行通信伪随机码D2和频点E2，由地面站将选择的伪随机码与频点信息、以及目标无人机序号通过上行通信持续向目标无人机发送，同时地面站将下行通信接收切换至伪随机码D2与频点E2；
S6，目标无人机接收选择的伪随机码与频点信息，对接收的上行通信数据帧中的无人机序列号与本机无人机序号是否一致进行判断；若一致，则将下行通信数据帧发送切换至伪随机码D2与频点E2，并继续发送下行通信数据帧；
S7，地面站实时接收目标无人机发送的下行通信数据帧；若接收到，则进入S8；若未接收到，则返回S5；
S8，地面站向目标无人机发送上行通信切换指令数据帧；
S9，目标无人机接收到上行通信切换指令数据帧后，将上行通信数据帧从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，并通过下行通信向地面站发送上行通信切换完成反馈信息；
S10，地面站实时接收上行通信切换完成反馈信息；若接收到，则进入S11；若未接收到，则返回S8；
S11，地面站将上行通信从初始的伪随机码U1和频点V1切换至伪随机码U2与频点V2，地面站与无人机使用上行伪随机码U2和频点V2、下行伪随机码D2和频点E2，完成通信连接建立。


2.根据权利要求1所述的一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S21，地面站与目标无人机上行通信使用伪随机码U2与频点V2建立通信连接后，地面站每隔固定时间向目标无人机发送上行状态确认指令；若目标无人机超过一段时间未收到上行状态确认指令，则进入S22；
S22，使用目标无人机的数传电台重新搜索未被使用的伪随机码与频点，重新确定空闲通信通道，并从中选择新的上行伪随机码与新的上行频点；
S23，目标无人机使用下行通信数据帧在一段时间内持续向地面站发送第一上行通信切换请求，并将上行通信切换至新的伪随机码与新的频点；所述第一上行通信切换请求包含新的上行伪随机码与新的上行频点；
S24，当地面站收到第一上行通信切换请求后，将上行通信切换至新的伪随机码与新的频点，并继续向目标无人机发送上行状态确认指令；
S25，目标无人机发送第一上行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到上行状态确认指令；若收到，则进入S28；若未收到，则进入S26；
S26，目标无人机将上行通信切换回伪随机码U2与频点V2，并在一段时间内持续向地面站发送第二上行通信切换请求；所述第二上行通信切换请求包含伪随机码U2与频点V2的信息；
S27，目标无人机发送第二上行通信切换请求后，判断一段时间内是否收到上行状态确认指令；若收到，则进入S28；若未收到，则返回S22；
S28，目标无人机与地面站上行通信连接恢复，目标无人机停止向地面站发送上行通信切换请求。


3.根据权利要求1所述的一种单兵制导无人机与地面站通信连接建立方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S31，地面站与目标无人机下行通信使用伪随机码D2与频点E2建立通信连接后，无人机持续向地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹凯，高阳，王长峰，李永，王嘉兴，刘哲，潘宏禄，关发明，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11