基于CDMA技术的无人机接力测控系统
浅谈CDMA通信技术在水磨河流域供水管理自动测控系统中的应用
新疆水利 ＸＮＩ Ｇ ＩＪ Ｎ ＷＡＥ Ｒ ＳＵ ＣＳ Ａ Ｔ Ｒ ＥＯ Ｒ Ｅ
４ 。 ９
浅谈 Ｃ ＤＭＡ 通 信 技 术 在 水 磨 河 流 域
，ｔＪ 理 自 动 测 控 系 统 中 的 应 用 ｇ－ ￣管 ｔ． Ｔ
魏敏 ，谢 东
（ 疆水磨 河流域管理处 ，鸟鲁木 齐 ８００ ） 新 ３０ ０
达到供水调度 的 目的 。 水磨河 流域水情 自动 测控 系统设 １ 中心 个
点的实 际情 况 ，本 着经 济 、合理 、实用 、先进 的原则 ，采用卫 星通信方式 实现分 中心 站与各
监测站之间的数据通讯。
采用 Ｃ Ｍ Ｄ Ａ网络传输数 据有以下优势 ｔ
（ ）安装 调试 方 便 ：Ｃ Ｍ １ Ｄ Ａ网络 为公用 网
水磨河流域供水系统有 明渠又有供水管道 ， 水采用人工操作 控制方 法。由于人 的操 作水平 以及控制手段高低 不一 ，造成 整个 供水 系统运 和需水量不适应 、供 水设备 运行 效率 偏低 、供 水 管网跑 冒漏现象严 重等一 系列供水 系统 常见 的问题 。从 ２０ 年开始 ，水 磨河流域 管理处着 ０１
（ ）通讯 质量 可靠 ，覆 盖面 积大 ，网络 的 ５
速率高。
３ 水磨 河流域水情 自动测控 系统概况 水磨河流域供 水 管理 自动测控 系统 ，是利
用现 已建成使 用 的 Ｃ Ｍ Ｄ Ａ公 用 网络 ，传输 位于 各用水单位分 水 口监 测站 的渠道 、管道 的有关 参数 和控制 中心发 出的用水 调度控 制指令 ，从 而使管理者及 时准 确地掌握 各用水单位用水 的 水量 、流量 、水 位 、分水 口管压等 数据 ，并 通 过电动执行机 构控 制 阀门、闸 门的开度 ，从 而
基于高精度差分定位的无人机系统研究
基于高精度差分定位的无人机系统研究作者：李庭威王峰黄祖德夏佩龙保任来源：《电脑知识与技术》2019年第07期摘要：RTK实时动态差分技术采用了载波相位动态实时差分方法，基于实时处理两个观测站点的载波相位，能够实时监测出观测点的三维坐标，可以做到厘米级别的高精度。
设计基于RTK技术的基站，将RTK技术与无人机相结合，可以实现无人机的高精度飞行。
关键词：载波相位差分技术；基站；python服务器；无人机；飞控中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）07-0258-03Abstract：Based on the real-time processing of the carrier phase of two stations， real - time kinematic technology can provide the three-dimensional coordinates of the observation point in real time and reach the centimeter level of high precision. Based on the RTK technology design of the base station， the RTK technology and unmanned aerial vehicles combine to achieve high-precision UAV flight.Key words： Real Time Kinematic；Base station；python server；UAV；flight control1 引言GPS（Global Position System）全球定位系统具有全球范围覆盖、全天候、高精度的特点，已经广泛应用于世界的各行各业。
在GPS差分系统中，将GPS信号接收机安装在已知坐标位置点上，并作为基准站接收机，基准站接收机接收到GPS卫星信号后，计算出差分矫正量，并将此差分矫正量发送给在此基准站服务范围内的用户（也叫作流动站）接收机，提高用户接收机的定位精度。
CDMA通信技术在水磨河流域供水管理自动测控系统中的应用
行进一步分析、处理、 显示.生成报表. 同时
供管理处局城网用户查询、 调用， 使管理处 能及时掌握整个流域内的水资源、管道情
平台， 借助中国 联通无孔不入的网络段羞， 在 宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制， 网络授盖区城内建立管网监控点几乎可以不 使 原数据信号的带宽被扩展， 经载波调 再 制并 用考虑网络的问题. 在需要的地方都可以建 而且通讯成本都是一样的， 不会随着传送 发送出去。 接收端使用完全相同的伪随机码， 立， 与接收的带宽信号作相关处理， 把宽带信号换 点的改变而改变.
2 系统组网方式
2 t 几种数据传愉方式的比 较
. 目 国内外自动化系统的通信方式主要 前，
实现了 管道供水. 作为生产生活供水， 长期
以来采用人工操作控制方法。因人的操作水 平以及控制手段高低不一， 造成整个供水系统 运行水平相差很大， 出现供水不均， 供水it 和 需水量不适应， 供水设备运行效率偏低， 供水
管网跑Q 严重等一系列供水系统常见的问
题。既浪费了大t 的能源和人力也使设备管 网无法高效运行。为了解决 上述问题，从
动侧控系 统监测 站数最 较多 分布在水磨河管 理处辖区 下游14 公 里范围 分散 内， 性大， 流域 内 地理环境较为复 而白 杂， 动化系统对数据的
实时性、可弃性要求较高。如果采用光组通
根据系统地域分布的实际情况和业务管
有‘ 光缆、有线电话( PST N) 、 波、卫 超短
星、短波五种方式。水磨河流城供水管理自
理功能的 要求， 水磨河流域水情自 测控系 动 统
设1 个中 心站(水磨河管理处)。 个分中心站 t (水厂分中 , 28 个监测站。水磨河流域调 心) 度管 理自 动化系统 续建工程充分利 用原有的
基于CDMA和无线传感器网络技术的结构状态远程遥测系统
图 ２ 无 线 传 感 器 节 点 组 成 结 构 图
图 ３ 无 线 通 信 模 块 电路 图
（ ）传 感 器模 块 １
传 感 器 模 块 内置 独 立 的高
块 和处理 器 模 块 均处 于 睡 眠 状 态 ，射 频 唤 醒模 块 则始 终处 于待 机侦 听模 式 ，接 收到来 自基 站 的 １５ ２ Ｋ ｚ 醒 信 号 后 ，Ａ Ａ ２ ３从 睡 眠 状 态 被 唤 醒 ， Ｈ 唤 Ｔ ５８ 进行 自增 益 调 整 放 大 接 收 信 号 ，在 接 收 到 １个 完 整 的序列 头 （ ｒａ ｌ）后 ，将 通 过 Ｎ ＷＡ Ｅ Ｐ Ｐｅｍｂｅ — Ｋ Ｕ 引脚 唤 醒 Ｍ Ｐ ３ ，ＭＳ ４ ０读 取 Ａ Ａ ２ ３的 Ｎ Ｓ ４０ Ｐ３ Ｔ ５８ —
ｋ ｙｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｆ ａ ｈ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｄ ｌ ｆｔｅ ｓ ｓｅ Ｓｗ ｒｌ ｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｏ ｋ ｎ ｄ ｓ ｎ ｅ ｌ ｅ ｈ ｔ ｉ ａａｗｉ — ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｏ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｅ ｍｏ ｕ ｅ ｏ ｙ ｔｍ’ ｉ ｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅｗ ｒ ｏ ｅ ，ａ ｄ ｒ ａ ｉ ｓｔ ｅ ｓ ａｎ ｄ ｔ ｒ ｈ ｅ ｚ ｒ ｅ
基于 Ｃ ＭＡ和 无线 传感 器 网络技 术 的 Ｄ 结 构 状 态 远 程 遥 测 系 统
刘 志平 唐 娅玲 董永 波 万 当
武汉理 工 大学物流 工程 学院
武 汉 ４ ０ ６ ３０３
摘 要：在分析了传统的金属结构应力测试方法 的基础 上 ，介 绍 了 １ 种基 于 Ｃ ＭＡ和无线传感 器网络技术 Ｄ 的结构状态远程遥测系统 ，讨论了该 系统无线传感器 网络节点各 组成模块 原理和关键 技术 ，实现 了基 于无线传 感器 网络 的应变数据无线采集和基于 Ｃ ＭＡ网络的无线 数据传输 。系统 的应用可大 幅减少劳动 强度 ，提高测试 Ｄ
基于CDMA远程水井监控系统
１ ，引言
以按时间段查询 （ 查找最大值 、最小值、 无线通信技术。Ｃ ＭＡ技术的原理是基于扩频技 录。 可 Ｄ 平均值和明细信息），可以进行数据比较 ，分析 术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据用
一
钢厂给水厂水井地理环境复杂，分布在２ 平 Ｏ 方公里范围内的荒郑野外。由于地点分散 ，分布
般的解决通讯办法有电缆 （ 光缆）、无线 （ 微
波 ）和电信公网 （ 无线、有线）等方法 。铺设 电
１ ＤＭＡ１ ）Ｃ Ｘ用户可随意分布和移动 自己的 关状况 ，查 向条件为时间区间、井位号、开关方 开关编 号等。 网点 ，无需担心线路的维护或有线在移饥时导致
、
缆 （ 光缆 ）的施工量较大、维护困难，并不是
５ ）覆盖较好 。比较很多无线数据网络 （ 集 群，双 传呼，Ｃ ＤＩ Ｄ）而言，其网络覆盖是最好
的。
根据 事 故的报 警 ，启动 事故预 案 处理 ，并可 以进 行远程控 制 。
４ 结论
３系统功能 功能模块关联图
￥ ｆ ｇ ＃
环境架设天线， 中心站 一 股要求２ ０ ， Ｏ ３米 分站在１ ０ 米左右， 超短波受电台数量的限制。采用这种方式 时数据 中心与监控点之间需要架设微波网络 ，实
并可以进行远程控制。
启 以及当前的电流 、电压、阀门开关状态值。能 、
够比较额定值做分析图形和报表。
３ ）井位电流信息管理 完成井位电流数据信息的接收 ，建立信息记 录。可以按时间段查询 （ 查找最大值、最小值 、
作 为通 信 手 段 来 对 水 井进 行 远 程 生产 监 控 。 通 量计费， 平均费率低， 适合大规模应用。 过 简要 介 绍 系统 设 计原 理 和 系统 构 成 ，描 述 了 平均值和明细信息 ），可以进行数据 比较，分析 ２ ＤＭ 通信 技术 、Ｃ Ａ Ｃ ＭＡ无 线传输 应 用于远 程 生产 监控 数据 传输 的 Ｄ ｃＤＭ Ａ 是 码 分 多 址 的 英 文 缩 写 （ ｄ 电流使用状况。 Ｃ０ ｅ 实现 方 法。 对 于分布 式 数据 采集 系统和 远 程监控 ４ ）井位电压信息管理 Ｄｖｓ ｎ Ｍｕｔ ｌ Ａｃｅｓ，它是在数字技术的分 ｉｉｏ ｌｐｅ ｃｓ） ｉ ｉ 数 具有一 定的使 用价 值。 完ｆ井他电压数据信息的接收 ，建立信息记 Ｊ 芰 支扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的 誊 目 关 ｝ 河 Ｃ Ｍ 水井 监控 Ｄ Ａ
基于北斗的无人机快速跟踪系统设计
实验研究Experimental Research
025电子制作
【文章摘要】 无人机快速跟踪系统在实际应用中存在较多的技术难题等待解决，本文引入北斗导航系统，解决其相关技术瓶颈，实现各类复杂场景下的实时跟踪，并完善目前无人机快速跟踪系统的两个应用，提出了接力跟踪协同系统的新概念，并总结了其几个技术难点和解决方式。
【关键词】北斗；无人机；快速跟踪系统；接力跟踪协同系统。
0引言无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机以其体积小、重量轻、机动性好、飞行时间长和便于隐蔽的特点，在现代战争中正发挥着越来越大的作用。自动跟踪系统是连续跟踪并测量运动目标轨迹参数的系统。自动跟踪系统的目标是以一定速度和加速度运动的车辆、舰船、飞机、导弹和人造卫星等。自动跟踪系统可提供运动目标的空间定位、姿态、结构行为和性能，是运动目标的多功能和高精度的跟踪和测量手段。中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。由此可见利用北斗对于无人机进行快速跟踪的战略意义重大，相关研究也比较热门，我们下面将对系统组成和技术难点展开论述。
1系统设计方案基于北斗的无人机快速跟踪系统设计的建设目标在于维护国家安全的大背景下利用北斗的全天候导航优势解除目前市面上视频跟踪的劣势以解决相应的技术瓶颈，实现全天候精准快速目标跟踪。系统由以下三个子系统组成: （1）北斗导航系统，（2）快速跟踪系统，（3）接力跟踪协同系统。下面分别阐述。（1）北斗导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度
基于北斗的无人机快速跟踪系统设计
基于软件化无线电技术的智能无线通信系统设计
基于软件化无线电技术的智能无线通信系统设计智能无线通信系统设计——基于软件化无线电技术在当今信息化的时代，无线通信系统不仅需要具备高速传输、高可靠性和广泛覆盖的特点，还需具备智能化的功能，以满足日益增长的通信需求。
基于软件化无线电技术的智能无线通信系统设计应运而生。
本文将围绕智能无线通信系统的设计，并介绍软件化无线电技术的基本原理和应用，展示这种技术在通信领域的巨大潜力。
首先，我们来探讨什么是软件化无线电技术。
传统的无线电系统通常由硬件实现特定的通信功能，而软件无线电技术则通过配置软件来改变通信系统的行为，使其具备灵活性和可扩展性。
软件无线电技术的核心是使用软件定义的射频前端和数字信号处理器（DSP），通过编程对无线电信号进行处理、识别和调节，以适应不同通信需求。
这种灵活性使得软件化无线电技术成为实现智能无线通信系统的理想选择。
随着信息技术的发展，软件化无线电技术愈发成熟，并在无线通信系统中得到广泛应用。
首先，软件化无线电技术为多频段通信提供了方便。
通过软件配置，软件无线电可以在不同的频带中进行切换，以适应不同的通信环境。
其次，软件化无线电技术可以提供全数字化信号处理能力。
无线电信号经过数字化处理后，可以更容易地进行调制、解调、过滤和编解码等操作，提高通信质量和系统的健壮性。
此外，软件化无线电技术还可以灵活地支持新的通信标准和协议，从而使得无线通信系统能够快速适应技术的发展和变化。
基于软件化无线电技术的智能无线通信系统设计必须满足以下几个方面的需求。
首先，智能无线通信系统应具有较高的数据传输速率。
随着物联网、云计算和大数据等技术的兴起，无线通信系统需要能够支持大规模数据的传输，以满足日益增长的通信需求。
其次，智能无线通信系统应具备较低的延迟。
在实时通信和应用场景中，较低的延迟是保证通信质量的关键要素。
此外，智能无线通信系统还应具备良好的抗干扰能力。
无线通信系统在复杂的无线信道环境中工作，必须能够有效抵御多径衰落、多用户干扰和外部电磁干扰等因素的影响。
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基于CDMA技术的无人机接力测控系统
作者：李超 朱铁林 李明 李平敏 律会丽
来源：《科技风》2020年第19期
摘 要：; 无人机在海域动态监视监测、电力巡检、油气管道巡线、森林防火巡查等应用场
景，飞行范围大、距离远、遮挡严重，测控距离受限的问题突出，为此探讨了常见中继测控方
案的优缺点。根据以上几种场景下线路较为固定的特点，提出了基于CDMA软切换的接力测
控系统设计方案、技术实现路径及测试结果，证明本方案可以较低的费效比解决无人机长距
离、大范围的测控问题。
关键词：;无人机;接力测控;CDMA;无缝软切换
中图分类号：TN92; 文献标识码：A
2015年我国提出“中国制造2025”，以智能制造为核心的工业4.0战略得以加快推进，融合
了通用航空与智能制造的无人机，在各个领域得到了广泛应用。在海域实时动态监测[1]、电
力系统的日常巡检和维护[2-3]、森林防火[4-5]、应急测绘等领域，无人机发挥着日益重要的作
用。针对以上大规模、远距离作业需求，亟须对无人机的测控范围进行超视距扩展。当前扩展
测控距离的手段主要有：机载蜂窝移动网络中继、机载卫星中继、机间空空中继、地面移动中
继和地面固定中继等。针对这类场景具备范围大、距离远、线路固定等特征，设计了一种基于
软切换无缝接力测控系统，通过在地面建设多个线型分布的测控站，实现无人机控制权无缝变
换。在超远距离，尤其是无人机航程远超单地面站测控范围的情况下，可以延伸无人机作业区
域，实现无人机巡检效率最大化。
1 系统方案
基于CDMA无缝软切换的无人机接力测控通信系统，由无人机机载数据链、地面测控站
（含地面数据链、测控信息转发设备、网络接入终端）和监控指挥终端（含视频监控设备和飞
行监控设备）组成。无人机机载数据链和地面数据链实现无人机与地面测控站之间的点对点视
距通信，测控信息转发设备实现对地面数据链数据的IP化转换，网络接入终端实现地面测控
站之间的网络互通，主要采用光纤、4G/5G、卫通等方式。无人机上行主要是遥控数据，传输
带宽低，下行主要包括高带宽视频数据和低带宽遥测数据。本系统中，无人机下行数据通过机
载数据链回传至地面数据链，地面数据链通过测控转发设备将遥测信息回传至指挥中心的飞行
监控设备，将视频数据回传至指挥中心的视频监控设备。飞行监控设备发出的无人机控制信
息，通过具有控制权的地面测控站上传至机载数据链和飞控设备。无人机数据链路的上行遥控
数据速率较低，具备采用扩频的条件，因此系统采用码分多址（CDMA）技术对各机载及地面
测控站进行标识。码分多址不同于频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA），是由扩频理论
和技术引出的一种全新的方法。将频带资源和时间资源都分给地面终端，每个地面终端采用一
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个噪声式的宽带信号，并可以任意长时间占有整个给定的频段。其频带资源和时间资源不会受
到任何限制，其通信容量将比FDMA和TDMA的容量大得多。机载数据链采用广播方式分发
图像和遥测数据，各个测控站可同时接收。地面设备同时向机载设备发送同频遥控信号，机载
设备通过不同伪码序列的信号强度来确定当前的受控地面测控站。切换过程中，机载测控站采
用具有滞后余量的相对信号强度准则，即在非受控地面测控站的信号强度比受控测控站信号强
度高于滞后余量的情况下才进行切换。这样可以防止由于信号波动以及能量相近而引起的无人
机在两个地面测控站之间来回切换，即“乒乓效应”。指挥中心对地面站同时回传的多路图像数
据并行缓存，切换播放时，根据当前视频数据中的帧号来选择所要切换链路所对应的下一帧视
频数据，这将避免由于不同链路传输过程中延时不同导致的图像中断和抖动，保证了链路切换
过程中视频的流畅性。
以N个线型分布的地面站为例，接力测控系统机载数据链基带信号处理流程如下：无人
机同时对N个地面站上行控制信号进行解调同步操作，地面站信号的强度越大，相关值就会
越大，因此通过比较相邻地面站的相关值，并切换至相关值最大的地面站。基本步骤为：①建
立连接：无人机开机后，按顺序搜索N个地面测控站，直至与相关值最大的地面测控站建立
连接;②跟踪切换：主控地面站与无人机建立连接后，搜索当前地面站及相鄰两个地面站，分
别进行相关同步，计算并比较三个相关值的结果，直至新地面站的相关值与受控地面站差值大
于滞后余量，则向前或向后一个地面站切换，否则不切换;以上过程不断重复;③失联重建：由
于无线链路的不可测性，如因受控地面站遮挡或者故障等原因，可能造成当前链路中断。如果
出现无人机与受控地面站之间的链路中断，则根据相邻两个地面站的相关值大小，切换至信号
强度更大的一个地面站，然后进入跟踪切换阶段。
2 技术验证
基于CDMA软切换的接力测控系统通过在Modsim中验证仿真，模拟了无人机从左侧地
面站向中间侧地面站飞行时的软切换过程，开始时接收到左侧地面站的信号能量大，随着飞机
远离左侧地面站并接近中间地面站，飞机接收到左侧地面站的能量减小，接收中间地面站的信
号能量变大，捕获右侧地面站PN码之后，捕获信号一直为高，实现了从中间地面站到右侧地
面站的软切换。经过实验室桌面联调及外场联试，验证结果如下：（1）系统具有遥控、遥测
数据传输能力;（2）无人机跨区接力测控时，遥测、遥控信号不中断;（3）测控信号丢包率：
3 结论
本文提出了一种利用CDMA无缝软切换的超视距无人机巡检通信方案，据此设计了一套
接力测控系统并进行了实测验证。结果显示该方案具有通信质量高、延时较短、不受地形环境
限制的优势，可实现无人机海域动态监视监测、电力巡检、油气管道巡线、森林防火巡查等复
杂气候地形环境下的远距离、长航时巡检应用，提升无人机系统在观测巡检领域的运行管理水
平。
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参考文献：
[1]王柯，麦晓明，许志海，等.无人机在湛江电网台风应急巡检中的应用[J].广东电力，
2015，28（9）：107-112，118.
[2]曹海，刘惠，王兵，等.海域无人机带状网络接力测控系统研究[J].海洋技术学报，
2017，36（05）：66-71.
[3]高泽军，魏本杰，许睿.无人机图像压缩与实时传输系统设计[J].电子设计工程，2016，
24（10）：186-189.
[4]李龙.关于无人机在森林防火监测方面的应用[J].种子科技，2019，37（14）：121-124.
[5]赵国刚.无人机在森林防火灭火中的应用探析[J].消防界（电子版），2019，5（11）：
65-67.
作者简介： 李超（1987—），男，山东平度人，硕士，工程师，研究方向：无人机测控
通信、应急通信指挥、海岛礁水上水下一体化测绘等。