机载综合化通信链路的设计与实现
高空飞行器的导航与通讯系统设计与优化
高空飞行器的导航与通讯系统设计与优化高空飞行器的导航与通信系统设计与优化摘要：高空飞行器的导航与通信系统设计与优化是一个复杂的领域，旨在提高飞行器的导航精度和通信稳定性。
本文主要介绍了高空飞行器导航与通信系统的基本原理和设计要点，并讨论了一些优化方法，如信号处理技术、卫星定位系统和通信链路优化等。
最后，对未来的发展趋势和挑战进行了展望。
1. 引言高空飞行器的导航与通信系统是现代航空技术的重要组成部分。
它不仅能够提高飞行器的飞行安全性和效率，还可以实现航线规划、航空交通管理等功能。
随着航空技术的不断发展，高空飞行器导航与通信系统的设计与优化也变得越来越重要。
2. 导航系统设计与优化高空飞行器的导航系统设计与优化主要包括导航传感器、数据处理和导航算法等方面。
2.1 导航传感器高空飞行器的导航传感器通常包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘等。
陀螺仪可以测量飞行器的角速度，加速度计可以测量飞行器的加速度，磁罗盘可以测量飞行器的方向。
这些传感器可以提供飞行器的姿态和位置信息，为飞行器的导航提供基础数据。
2.2 数据处理高空飞行器的导航系统需要对各种传感器数据进行处理和融合。
数据处理可以包括数据采集、滤波和融合等环节。
数据采集是指对传感器数据进行采样和存储，滤波是指对采集数据进行去噪和平滑处理，融合是指将各种姿态和位置信息进行综合，提高导航精度和稳定性。
2.3 导航算法高空飞行器的导航算法主要包括惯性导航算法、卫星导航算法和环境导航算法等。
惯性导航算法是利用陀螺仪和加速度计等传感器数据进行估计，卫星导航算法是利用卫星定位系统（如GPS）进行估计，环境导航算法是利用地面雷达和激光扫描仪等环境传感器进行估计。
这些算法可以提高飞行器的导航精度和鲁棒性。
3. 通信系统设计与优化高空飞行器的通信系统设计与优化主要包括通信链路设计、信号处理和通信协议等方面。
3.1 通信链路设计高空飞行器的通信链路设计主要是为了提高通信距离和通信质量。
无人机地面站考试题库及答案
无人机地面站考试题库及答案卷面总分：120分答题时间：60分钟试卷题量：6题一、问答题（共6题，共120分）题目1：无人机地面站发展的趋势正确答案：(1)发展通用地面站：确定一套通用的图像存储与传输的协议，以解决各层次无人机之间的地面站和数据的接口标准问题。
(2)重视一站多机的地面站的设计，包括硬件结构及友好的人机界面。
这种地面站的设计可同时操控多架无人机、使用较少的操作员操纵更多的无人机，这样既提高了操作效率，也减少了人力成本。
(3)逐步发展无人作战飞机地面站的设计。
是利用现有的飞机还是研究一个全新的飞机现尚无定论，但是先研究地面站的人机界面设计是必要的。
(4)发展可靠的、干扰小的、宽带宽的数据链路，提高数据传输效率。
其涉及的关键技术有：数据链路的抗截获、抗干扰的编码、加密、变频、跳频、扩频与解扩技术和图像压缩.题目2：人机界面的设计原则正确答案：(1) 一致性。
提示、菜单和帮助应使用相同的术语，其颜色、布局、大小写、字体等应当自始至终保持一致。
(2) 允许熟练用户使用快捷键。
(3) 提供有价值的反馈。
(4) 设计说明对话框以生成结束信息。
操作序列划分成组，每组操作结束后都应有反馈信息。
(5) 允许轻松的反向操作以减轻用户的焦虑，鼓励用户大胆尝试不熟悉的选项和操作。
(6) 支持内部控制点。
某些有经验的用户可以控制系统，并根据操作获得适当与正确的反馈。
(7) 减少短时记忆。
由于人凭借短时记忆进行信息处理存在局限性，所以要求显示简单题目3：地面站的典型功能正确答案：GCS 也称为“任务规划与控制站”。
任务规划主要是指在飞行过程中无人机的飞行航迹受到任务规划的影响; 控制是指在飞行过程中对整个无人机系统的各个系统进行控制，按照操作者的要求执行相应的动作。
地面站系统应具有以下几个典型的功能：(1) 飞行器的姿态控制。
在各机载传感器获得相应的飞行器飞行状态信息后，通过数据链路将这些数据以预定义的格式传输到地面站。
数据通信网与铁路局综合信息网络两网融合设计与实现
1 项目概况随着太原铁路局数据通信网与OTN网络的逐步建成并投入使用，同时太原铁路局各站段车间、班组接入铁路局综合信息网络项目的前期测试工作也顺利完成，分析铁路局各站段的业务需求，研究两网互联互通的建设方案，确保数据通信网络与铁路局综合信息网络两网融合的顺利实现。
太原铁路局综合信息网业务主要包括办公、生产、调度、客票、TMIS等。
本次改造涉及TMIS访问铁路局局域网内部业务，本次项目实施旨在实现两网融合过渡阶段南北区所有的A/B/C/D类节点互访以及访问太原铁路局局端时，主走数据通信网，备走综合计算机网。
待过渡期结束，拆除综合计算机网，业务流量全部由数据通信网承载。
2 隧道技术在VPN组网中广泛使用了各种各样的隧道技术，有2层隧道技术，也有3层隧道技术。
隧道是一种封装技术，它利用一种网络协议来传输另一种网络协议，即利用一种网络传输协议，将其他协议产生的数据报文封装在自己的报文中，然后在网络中传输。
隧道技术可简单描述为：原始报文在A地进行封装，到达B地后把封装去掉，还原成原始报文，这样就形成了一条由A到B的通信隧道，是指包括数据封装、传输和解封装在内的全过程。
隧道是通过隧道协议实现的，隧道协议规定了隧道的建立、维护和删除规则，以及怎样将原始数据封装在隧道中进行传输[1]。
GRE（Generic Routing Encapsulation）是一种3层VPN技术，最初由Cisco开发，后被标准化为RFC 1701、RFC 1702和RFC 2784。
2个具有IP可达性的场点间的GRE隧道可被称为VPN，因为场点间的私有数据被封装在GRE递送报头中。
GRE隧道可以用来连接企业的私有网点，但由于GRE本身缺乏足够强大的安全机制，所以很少被用来单独传输数据。
GRE通常和IPSec联合使用。
IPSec是一种点对点的隧道协议，无法支持对多播报文的封装，而GRE可以，因此通常用GRE over IPSec，即先用GRE封装多播报文，再用IPSec封装GRE报文的方式进数据通信网与铁路局综合信息网络两网融合设计与实现胡晋勇：太原铁路局太原通信段，助理工程师，山西 太原，030013摘 要：GRE隧道技术在各种网络建设中得到广泛应用，结合太原铁路局项目实例，为保证数据通信网与铁路局综合信息网两网融合后网络的稳定性、可靠性，对两网融合中隧道技术的应用及两网融合实现的方式方法进行探讨，以减少网络故障风险，确保网络稳定运行。
现代通信网北邮函授考试试题含答案要点
北京邮电大学高等函授教育、远程教育《现代通信网》综合练习题一、填空题【每空1分】1. 所谓通信系统就是用电信号(或光信号)传递信息的系统，也叫。
(电信系统)2. 通信网在硬件设备方面的构成要素是、和。
(终端设备传输链路交换设备)3. 若按服务范围分，电话网通信网可分为、和。
(本地网长途网国际网)4. 通信网的基本结构主要有网形、、、、及线形、树形。
(星形复合形总线形环形)5. 未来的通信网正向着、、和的方向发展(数字化综合化智能化个人化)6. 电话通信网通常由、和等构成。
(用户终端（电话机）传输信道交换机)7. 我国电话通信网由和两部分组成。
(长途电话网（长途网）本地电话网（本地网）)8. 二级结构的本地网，有和两种结构。
(分区汇接全覆盖)9. 按组成路由的电路群的个数，路由可分为和两种。
(直达路由汇接路由)10. 路由选择计划有和两种。
(固定选路计划动态选路计划)11. 动态选路方法有、和三种。
(时间相关选路（TDR）状态相关选路（SDR）事件相关选路（EDR）)12. B-ISDN的业务分为两大类，分别是和。
(交互型业务分配型业务)13. B-ISDN的信息传递方式采用。
(异步转移模式（ATM）)( 异步转移模式（ATM）)14. ATM交换包括和。
(VP交换 VC交换)15. ATM协议参考模型的三个平面包括、和。
(用户平面控制平面管理平面)16. ATM交换的缓冲排队方式有、和。
(输入缓冲排队方式输出缓冲排队方式中央缓冲排队方式)17. 协议是IP网络的基础与核心。
(TCP/IP)18. 宽带IP城域网的结构分为、和三层。
(核心层汇聚层接入层)19. 路由器按位置划分有和。
(核心路由器接入路由器)20. 接入网由和之间的一系列传送实体(如线路设施和传输设施)组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统。
(业务节点接口(SNI) 用户网络接口(UNI))21. 接入网的业务节点接口主要有两种，和。
航空航天信息概论第2讲机载通信系统
短波通信
短波通信是指利用频率为3MHz - 30MHz的电磁 波进展的无线电通信。
与其他通信手段相比，短波通信有通信距离远、 机动性好、生存能力强等独特优点，被认为是有 效而经济的远程通信手段。
短波通信
短波波段主要以天波的方式传播。天波依靠电离层对电波 的反射，可建立上千千米的远距离通信链路。
随着飞机性能的不断提高，战场敌我态势瞬息万 变，战机稍纵即逝，话音通信方式已不能满足实 时掌握战场态势的要求。特别是雷达、各种传感 器高速开展，大量的情报再也无法用话音来传送， 机载数据链路应运而生。
数据链
数据链是为了发送和接收数据而把两点连接起来 的方法。数据链包括发送和接收数据终端，以及 控制数据传输过程的链路协议。
超短波通信
超短波通信的频率覆盖30MHz至几个GHz的VHF 和局部UHF频段。超短波信号主要靠直线方式传 输，称为视距通信。当飞机高度为10000米，地 面天线高度为15m时，受地球曲率影响，视距大 约为400km。这样，超短波地一空最大通信距离 一般为350km左右。超短波通信的工作频带较宽， 可以传输多路话音和高速率数据信号。
机载通信系统
机载通信的历史
无线电通信是利用无线电波来传输信息，它起源于19世 纪末。
1864年，英国人麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在， 并证明了它在真空中是以光速传播的。
德国人赫兹于1887年用实验方法实现了电磁波的产生和接 收。
1895年，意大利人马可尼和俄国人波波夫分别进展了无线 电通信实验，并研制成功无线电收发信机。
短波信道除自由空间传播损耗外，还有电离层吸收损耗、 地面反射损耗和系统额外损耗等附加损耗。
在短波通信信道中还存在着干扰，主要有大气噪声、工业 干扰和其他电台的干扰。
计算机网络综合布线设计方案
计算机网络综合布线设计方案某某市政务网系统设计需求某某大学职业技术学院设计人员:1一. 概述:1. 市委机要局机房作为整个网络的中心机房，为了保证网络的安全和保密性从市到区县均采用电信提供的专线连接。
2. 其中市到4个区县都是电信专线SDH线路。
3. 市级用户包含市委市政府两栋大楼里的所有用户。
原来的网络为大家上互联网用的，为了网络安全，本次局域网内网系统，全部新建。
1号办公大楼有6层，楼层高为3米，楼长度为60米，每层用户数量为在75个信息点，其中网络中心设在3层中间的房间。
2号办公大楼为5层，楼层高为3米，楼长度为70米，每层用户数量为55个信息点。
4. 县级用户包含县委、县政府两栋楼。
每栋楼有4层，每层楼用户数量大概在20人左右。
二、设计原则市区的结构化综合布线系统（PDS）的建设是一个综合的、统一的信息系统工程，将满足当前和将来网络通讯技术的发展，实现语音、数据和图像信息的传输。
本方案将提供全面完整和可扩展性强的解决方案，以实现系统实施灵活性和连贯性。
方案在设计中充分理解用户对智能化工程建设的要求，对系统现在以及将来的应用及连接需求进行综合分析，在系统需要扩容和扩展时而进行下一步实施时，可以方便并且平滑的实现。
三、综合布线示意图（只要求市委市政府）2四．网络拓扑结构图3图纸说明江州市政务系统，数据中心放置在1号办公楼的3楼，是整个江州市政府网络的核心，包括核心交换机和服务器以及出口路由器。
因此是建设的重点，为了增加带宽，提高访问速度，数据中心的主要网络设备都采用光纤连接。
备及链路冗余，把各县区的路由出口设备都连接到核心防火墙上以提高整个网络的安全性和可靠性。
Web、、DHCP、DNS服务器的主要数据都是存放在与其相连的数据库服务器上，数据服务器内的大容量磁盘阵列可以很好的满足服务器的需求，其中个服务器与核心防火墙相连。
数据中心到江州市下辖各县都是通过租用电信的dhc专线，这样可以提供数据的保密性。
数字化车间双核心网络的设计与实现
数字化车间双核心网络的设计与实现摘要：随着信息化与工业化深度融合以及物联网的快速发展，车间级工业控制系统的部署方式、通讯协议越来越复杂，构建专用工控系统网络，实现不同设备和系统的集成，对数字化车间网络系统的信息传输实时性、准确性和稳定性提出了更高的要求。
本文根据数字化车间集成及互联互通的要求，设计了一种双核心冗余的“环+星”混合网络拓扑结构，将生产控制网和生产管理网独立设计，满目不同工业控制系统和生产管理系统的业务要求，提升设备和系统之间信息传输可靠性。
关键词：数字化车间；“环+星”混合网络；双核心冗余Abstract:During the construction of the digital workshop, in order to implement the task processing of the basic layer of the digital workshop and realize the communication between the control equipment and the field equipment, the field bus, industrial Ethernet communication, wireless communication and other network communication methods can be used. With the development of computer and network technology, especially the integration of new generation information technology and advanced manufacturing technology, the deployment mode and communication protocol of workshop level industrial control system are becoming more and more complex. It is particularly important to build a dedicated industrial control system network so that it canmeet the requirements of different manufacturers' equipment, different protocols and different production environments on site, andcoordinate the equipment to complete production and information management and control.在数字化车间的建设过程中，为执行数字化车间基础层的工作任务处理，实现控制设备与现场设备之间的通信，可采用现场总线、工业以太网通信、无线通信等网络通讯方式。
基于FPGA的CAN总线驱动设计与实现
摘要：机载产品通常系统复杂，功能单元众多，实现国产化周期长、难度大。
FPGA是一种通过编程改变逻辑功能的半定制芯片，具有编程配置灵活、开发周期短等特点，为机载产品国产化提供了新思路。
鉴于此，深入研究了CAN 总线通信协议，分析了CAN驱动的数据流和组织结构，实现了基于FPGA的SJA1000 CAN总线驱动设计，并将该设计应用于某综合电子战管理系统，证实了其有效性和可靠性。
关键词：FPGA；CAN总线；驱动设计0 引言随着嵌入式系统互联通信的高速发展，传统的RS232、RS485、RS422等总线受传输距离、抗干扰能力、负载能力、传输速率的影响，逐渐制约了嵌入式系统的发展。
CAN总线系统是一种多主控的总线系统，在总线控制器的协调下实现两个节点之间大量数据的传输，由于CAN网络消息的发送是广播式的，即所有节点侦测的数据是一致的，因此非常适合控制信息和数据信息的传输。
CAN总线具有超长的传输距离，理论上限为10 km，因此被广泛应用于超远距离信息传输的工业项目中。
单条总线可负载110个节点，互不干扰；高波特率保证了数据传输速率。
由于国产化需求，进口芯片需要进行原位替换，面对功能可裁剪的嵌入式系统，本文提出了一种基于FPGA实现的CAN总线驱动，并对其设计进行了详细介绍。
1 SJA10001.1 CAN通信结构CAN通信结构如图1所示，以FPGA实现的CAN协议IP核为中心，采用CPU+FPGA+驱动器的架构。
FPGA和CPU之间通过Local Bus进行通信，外挂国微SM65HVD230D型收发器对外进行CAN通信，模块支持5路CAN总线接口。
1.2 CAN通信帧CAN通信帧分为两种，包括11位标识符的标准帧和29位标识符的扩展帧，两者只是在标识符长度即帧ID的长度上不一样。
CAN标准帧信息包括信息和数据两部分共11个字节，前3个字节为信息部分，后8个字节为数据部分。
第一个字节为帧信息，其中前4位DLC表示数据帧的实际长度，第6位（RTR）为帧类型，数据帧设置为0，远程帧设置为1；第7位（FF）为帧格式，标准帧设置为0。
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设 计 开 发
…
瓣 壁 稚
．
＿ Ｉ ＿粤 ， ｌ
３ ． １架 构 设 计 平台需要 四条通信链路 ， 且尺寸、 重量限制严 格， 若 考虑采用传统综合化方案 ， 满足不了平 台对航 电传感器 的尺 寸、 重量 要求 ， 因此必须设计 新的架构 以实 现小型
化设计 。 传统 方案里射频交 换网络 、 中频交换 网络 的引 入是 为了当硬件 出现故 障时 ， 系统能够切 换硬件资源 ，
射频处理
图２新 方案原理 图
后端数字处理 系统综合处理
一
ｌ预 处 理 Ｉ ’ － ． －
・ Ｈ 变频模块１ 卜 Ｉ 卜 ＋
中频
● 卜 ． 一 音 响 中 心 ｌ
ｌ ｌ
射频
●
－ 一功 放 １
功 蒯
交 网 换 络
一・
交 网 络 换
一
● 卜 叫 接 囊 制 Ｊ
链路进行测试验证 。 对 比传统方案， 新方案实现 了进 一步的小型化设计， 尺寸更小， 重量更轻， 功耗更低， 在 目前平台对航 电传感 器要 求愈加 严格 的背景下， 本文可为后续通信链路 综合化设计提供很 好的参考价值 。
关键 词 ： 航 空 电子 系统 ； 航 电传感 器 ； 综 合化 ； 信 号 处 理
中图分类号： Ｔ Ｎ９ ２ ５ ． ９ ３
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ Ｏ １ ７ ） ０ ６ ＿ ｏ １ ８ ７ － ０ ２
１引■
解调、 信号处理、 数据处理 ； 系统综合处理主要完成系统综合控制管
高速数字信号交换与路 由、 音频收发以及协议处理等功能 。 其原 在现代化 战争 中， 航空 电子系统 的性能在很大程度上决定 了作 理 、 所示 。 战飞机的作战性能 ， 随着现代战机作战任务的 日 益繁杂 ， 作战环境 理如 图ｌ
根据功能实现的需要， 软件的实现分为三个层次，
● 一 协 议 处 理 Ｉ
｛ Ｉ
４ ． １
图１传统通信链 路综合化方案 图
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ６ － １ ６
作者 简介： 何 博（ １ ９ ８ ４ —） ， 男， 四川 南充人 ， 工 学硕 士， 工程师， 研 究方向： 航 空通信 设备及 系统设计 。
现一个信号处理通道同时处理两条链路功能， 这样就减
少了对 信号 处理模块 资源 的需 。 新方案的架构如图２ 所示 。 综上 ， 在实现相 同功能 、 性 能的前提下 ， 采取新方案 后， 硬件 资源需求大幅下降 ， 能满足平台对尺 寸、 重量的 要 求。
３ ． ２软 件设 计
２传统综合化方案
传统综合化链 路主要包括天线 、 射频处理 、 后端数字处理 、 系统 综合处理 四大组成部分 。 天线主要完成接收／ 辐射射频信号 ； 射频处 理主要完成天线适配 、 多通道接 收射频预处理 、 射频信号的功率放 大、 射频交换 以及射频信号与中频信号之间的频率变换、 Ａ Ｄ ／ Ｄ Ａ 数 模转换 。 后端数字处理 主要完成 中频信号的交换 以及信 号的调制／
寸
媸
设 计 开发
机载综合化通信链路的设计与实现
何博
（ 中国４－ ７ － 科技集 团公 司第十研究所， 四川成都 ６ １ ０ ０ ３ ６ ）
摘要： 本 文介 绍传统通信链 路综合化方案， 在 此基 础上， 设计 一种新 方案， 并对该 方案 的架构 、 软件 、 工作 流程等设计进行 阐述， 最后 对
系统灵活度高、 任务可靠 眭 高、 接口 标准、 模块独立、 架构开放、 便 高系统基本可靠性和任务可靠性。 放眼国外 ， 美军Ｆ ２ ２ 、 Ｆ ３ ５ 等战机 已 化、 应用综合化 技术设计其航 电系统 ， Ｆ ２ ２ 的通信导航识别综合化 系统 于功能扩展和技术升级等优势 。
就是通过开发系列的可更换模块（ Ｌ Ｒ Ｍ） 家族 ， 包括跨频段的变频模 ３新型通信链路综合化设计 块、 信号处 理模块 、 计算机模块 等构成整个 电子 系统 ， 实现各项功 能。 国内， 基于综合化架构的航空 电子系统研制也已开展多年 ， 相关
情况诸多 文献 均有 记载【 ２ 】 。 本文即对机载通信链路的综合化方案进行 了介绍 ， 重点阐述了
．－ － －
变频 横块
） 接收量誓 ２
天线接 口 僭号处理 单 元 ● 攮 收 ■ ■１
发射曩重 １
其工作原理 、 软 件设 计、 工作流程 、 结果及验证 等方 面内容 。
以实现功能重构 。 本平 台链 路数并不多 ， 可 以通 过加载 切换软 件来实现功 能重构 ， 硬件切 换的必要性不大 ， 因
此新方 案取掉交换 网络设计 。 将原接收预处理部分 电路
和功放 单元一起合并成天线接 口单元 ， 以进一步 减少模
块种类和尺 寸开销 。 对 变频模块做多通道 集成设计 ， 做 成双 收一 发架 构 ， 这样 还可 以省去一个 功放和 一部 天 线。 利用现在数字芯片强大的性 能资源 ， 可改进优 化 ， 实
当系统需要运行通信链路功能时， 与此功能项有关的所有硬件 模块资源在系统 网络的支持下进行组合 。 构成从天线 、 射频信道、 数 载航 电系统 的成本 、 体积 、 重量 、 功耗 急剧增 加， 可靠 性大 幅下 ” 。 同时通过加载运 综合化航 电系统就是运用系统工程方法 ， 以信息理论和先进的 字信号处理到数据处理的完整硬件资源链路通道 ， 行通信软件 ， 构成通信链路 。 比起过去联合式系统靠多部通信设备 电子技术为基础 ， 采用开放式架构 ， 通过资源共用／ 复用设计 、 可扩 的 日益恶劣 ， 需要加装的航 电传感器种类也逐渐增加 ， 这就导致机 综合化方案具有资源 利用率高 、 小型集成 展性设计 ， 软硬件分离设计 ， 来降低系统体积 、 重量 、 功耗和成本 ， 提 来构建通信链路 的方 案。