軟件無(wú)線電在直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航中的應(yīng)用

彭金鵬 孫國(guó)忠

摘要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力在各行各業(yè)的領(lǐng)域中被廣泛關(guān)注，直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航也應(yīng)用到了高科技技術(shù)?；诖?，本文以軟件無(wú)線電技術(shù)作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思想與體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分別從寬帶多頻段天線、寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、高速數(shù)字信號(hào)處理等方面詳細(xì)闡述軟件無(wú)線電在直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航中的應(yīng)用，從而提高了直升機(jī)飛行的質(zhì)量，提高機(jī)載導(dǎo)航的應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；直升機(jī)；機(jī)載導(dǎo)航

引言：

軟件無(wú)線電技術(shù)指的是無(wú)線電廣播通信技術(shù)，通過(guò)軟件定義的無(wú)線通信協(xié)議，而不是硬連接實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)的頻帶、接口以及功能可以通過(guò)軟件下載的方式進(jìn)行下載，定期可以進(jìn)行軟件升級(jí)，完全不需要將硬件進(jìn)行更換就能夠達(dá)到目的。軟件無(wú)線電技術(shù)不再依賴于傳統(tǒng)的硬件通信平臺(tái)，該技術(shù)的發(fā)展使我國(guó)從固定通信發(fā)展為移動(dòng)通信，從模擬通信發(fā)展為數(shù)字通信。

1.軟件無(wú)線電在直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航的基本思想與體系結(jié)構(gòu)

軟件無(wú)線電技術(shù)具有靈活性與開放性的特點(diǎn)，并體現(xiàn)出以下基本思想：（1）軟件無(wú)線電充滿數(shù)字化，從系統(tǒng)對(duì)信源基帶的信號(hào)處理到射頻信號(hào)的發(fā)送與接收，整個(gè)過(guò)程都實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的數(shù)字化。（2）軟件無(wú)線電技術(shù)可以進(jìn)行編程，軟件無(wú)線電技術(shù)與電腦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分相似，在通用的硬件平臺(tái)中，可以采用程序更換的方式適應(yīng)多個(gè)頻道工作，除此之外，更換模塊插件也可以適應(yīng)系統(tǒng)多個(gè)頻道的工作。（3）軟件無(wú)線電技術(shù)是多頻且可以轉(zhuǎn)換的，具有良好的寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換能力，對(duì)多頻帶天線也能夠轉(zhuǎn)換。（4）軟件無(wú)線電技術(shù)的系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)式高標(biāo)準(zhǔn)、高性能且開放的，該技術(shù)系統(tǒng)可以支持多個(gè)CPU共同運(yùn)行工作，也支持各種流水線或其他處理機(jī)，通用型較強(qiáng)，甚至支持進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)。

直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航的軟件無(wú)線電系統(tǒng)由多頻段寬帶天線單元、射頻單元和模塊數(shù)字無(wú)線電等單元組成。模塊數(shù)字無(wú)線電單元中，進(jìn)行模擬的信號(hào)通過(guò)寬帶數(shù)字化以后，所有的處理任務(wù)全部由軟件來(lái)承擔(dān)，為了減輕系統(tǒng)的運(yùn)行壓力和處理壓力，一般會(huì)對(duì)軟件中的變頻信號(hào)進(jìn)行變頻器處理，從而在一定范圍內(nèi)降低數(shù)據(jù)的流速率，當(dāng)信號(hào)變成中頻或者基帶以后，數(shù)據(jù)會(huì)被送到高速的DSP EPGA中處理。在一個(gè)通用的硬件系統(tǒng)平臺(tái)中，軟件可以為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，工作頻率、系統(tǒng)頻寬等進(jìn)行編程控制，軟件系統(tǒng)的靈活性被大大增強(qiáng)[1]。

2.軟件無(wú)線電在直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航中的應(yīng)用

2.1寬帶多頻段天線

直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航中，軟件無(wú)線電可以從短波通信到微波頻段中進(jìn)行正常工作，當(dāng)前應(yīng)用中系統(tǒng)天線應(yīng)該將全頻段被覆蓋，這種天線是新型的全向?qū)拵炀€，實(shí)際操作的時(shí)候根據(jù)實(shí)際的需要選擇智能軟件，對(duì)工作的頻段與輻射進(jìn)行構(gòu)造，將所有常用的無(wú)線通信頻段進(jìn)行覆蓋，從而降低功率損耗情況，提高系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的接收特性。在我國(guó)，軟件無(wú)線電技術(shù)無(wú)線電天線研制，是為了提高我國(guó)在這方面的技術(shù)與工藝水平。

無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)是直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航重要的應(yīng)用系統(tǒng)，利用地面的無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)與直升機(jī)上的導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位與方向引導(dǎo)。其中，基于AN/PRC-152A無(wú)線電的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的功能具有多樣性特點(diǎn)，不僅支持有線電系統(tǒng)應(yīng)用，還能夠應(yīng)用到無(wú)線電寬帶多頻天線信號(hào)傳輸中。此外，在波形上所能夠支持的類型也比較多，諸如寬帶波形、和相對(duì)應(yīng)的窄帶波形。

2.2寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換器

軟件無(wú)線電技術(shù)具有靈活性，數(shù)字化發(fā)展為直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航帶來(lái)便利，數(shù)字化決定了直升機(jī)無(wú)線收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)，性能上有一定程度或制約直升機(jī)收發(fā)信機(jī)的性能。通過(guò)寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化，可以有效的加強(qiáng)直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航的準(zhǔn)確性能，但是如果要在直升機(jī)射頻上進(jìn)行寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換，就要求寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換器采樣速度必須足夠高，采樣的頻率至少是模擬信號(hào)帶寬的兩倍。寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換器所在的位置對(duì)于直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航來(lái)說(shuō)十分關(guān)鍵，它將會(huì)直接影響到系統(tǒng)軟件化的程度，經(jīng)過(guò)科技技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，寬帶A/D，D/A轉(zhuǎn)換器的性能將會(huì)不斷提高，位置也會(huì)越來(lái)越接近直升機(jī)射頻前段，最后實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電技術(shù)下的直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)[2]。

2.3高速數(shù)字信號(hào)處理

直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航運(yùn)行過(guò)程中，大部分信號(hào)的初始形態(tài)都是事物發(fā)生運(yùn)動(dòng)與變化，為了測(cè)量以及處理這些信號(hào)，就要用傳感器將事物運(yùn)動(dòng)和變化的特征記錄下來(lái)，并轉(zhuǎn)化為信號(hào)，這些信號(hào)收集處理后，系統(tǒng)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為我們?nèi)祟惸軌蚩匆?jiàn)、能夠聽(tīng)見(jiàn)，并且能夠加以利用的形態(tài)。對(duì)于高速數(shù)字信號(hào)處理，同樣需要輔助電路，使其與高速數(shù)字信號(hào)處理器成為一個(gè)完整的系統(tǒng)。DSP芯片在處理的速度上必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以下幾種解決辦法可以參考：用多DSP芯片進(jìn)行處理，從而提高處理的速度；利用專用的可以編程的芯片，在中頻下進(jìn)行變頻處理，最后再進(jìn)行高速數(shù)字信號(hào)處理；FPGA可以成為處理方式，利用電路的并行性，其處理的速度很快，消耗的功率較低。FPGA作為一種解決方案有著很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于系統(tǒng)電路的整合，在電路之間起到較好的并行左右，高速信號(hào)信息處理過(guò)程中，該方案實(shí)施下信號(hào)處理的速度非?？欤c傳統(tǒng)的信號(hào)處理方式相比，高速信號(hào)信息處理速度提高了兩倍以上。而且，高速信號(hào)信息處理選用合適的方案可以在最大程度上節(jié)約能源，改善我國(guó)能源緊張的現(xiàn)狀。

3.總結(jié)

總而言之，軟件無(wú)線電技術(shù)為直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航提供了技術(shù)支持和安全保障，，滿足了直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)能夠變得多渠道、多業(yè)務(wù)，成為具有多客戶和綜合控制的智能技術(shù)，數(shù)字化與軟件化的實(shí)現(xiàn)，讓直升機(jī)機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)工作變得更加順利，在提高導(dǎo)航的精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)上，加快對(duì)信號(hào)處理的速度，提高直升機(jī)導(dǎo)航的效率，長(zhǎng)此以往繼續(xù)進(jìn)行研究與改進(jìn)，我國(guó)對(duì)此還會(huì)取得更多成就的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李柏春.軟件無(wú)線電技術(shù)在直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2017（03）：15.

[2]余榮昌.軟件無(wú)線電技術(shù)在直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2014（05）：89.