李碩

【摘 要】科技的發(fā)展對(duì)于社會(huì)的發(fā)展非常的重要，當(dāng)前的發(fā)展依靠的就是科學(xué)技術(shù)。在很多的領(lǐng)域都體現(xiàn)了非常先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，直升飛機(jī)方面的研究在不斷的深入，其中的通信導(dǎo)航系統(tǒng)在不斷的需要我們進(jìn)行提升，隨著發(fā)展的進(jìn)行，軟件無(wú)線電技術(shù)的產(chǎn)生，使得這一領(lǐng)域的很多方面的問(wèn)題得到了很好的解決，對(duì)于未來(lái)的發(fā)展起到了很好的指引的方向。針對(duì)于相關(guān)方面進(jìn)行詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】直升機(jī)；通信導(dǎo)航系統(tǒng)；軟件無(wú)線電

我國(guó)有著非常悠久的歷史，在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，我們創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的奇跡，對(duì)于世界的發(fā)展來(lái)講起到了很大的推動(dòng)的作用。隨著人類(lèi)進(jìn)程的不打斷的發(fā)展，在近代我國(guó)很多方面技術(shù)不是很強(qiáng)，直到改革開(kāi)放之后采取的一定的成績(jī)。其中，直升飛機(jī)通信方面的研究就是這樣的，我們?cè)诓粩嗟膶W(xué)習(xí)世界的先進(jìn)的方面東西，與此同時(shí)與我們實(shí)際的情況進(jìn)行很好的結(jié)合，這樣對(duì)于未來(lái)的行業(yè)的發(fā)展而言非常的重要。

這篇文章針對(duì)于一些方面的特點(diǎn)以及問(wèn)題方面進(jìn)行了闡述，希望帶給大家更多的幫助。

一、系統(tǒng)的基本思想及體系結(jié)構(gòu)

（一）系統(tǒng)的特點(diǎn)。

整個(gè)系統(tǒng)具有高度的靈活性和開(kāi)放性，并具有以下 4 大基本特征：a.充分?jǐn)?shù)字化的，即從信源基帶信號(hào)的處理到射頻信號(hào)的發(fā)送和接收都盡可能地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，數(shù)字化是當(dāng)前的重要的一種方式，更加的方便簡(jiǎn)單，今后也將會(huì)大力往這一方面發(fā)展；b.可編程的，即與 PC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，基于相對(duì)通用的硬件平臺(tái)，通過(guò)更換程序和模塊插件來(lái)適應(yīng)多頻道和多種工作方式，根據(jù)不同的形式，我們的編程也是有所不同，更多的從實(shí)際情況出發(fā)，這樣對(duì)于整體的工作的會(huì)變得更加的有利；c.多頻是可以轉(zhuǎn)換的，即具有良好的多頻帶天線和寬帶的 A/D/A 轉(zhuǎn)換能力，多頻轉(zhuǎn)化的情況是我們當(dāng)前的一種非常常見(jiàn)的方式，能夠很好的進(jìn)行轉(zhuǎn)變，方便快捷；d.系統(tǒng)總線是標(biāo)準(zhǔn)、高性能和開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，即能支持多個(gè) CPU 并行工作，支持流水線和不同種類(lèi)的處理機(jī)，通用性好，支持模塊化設(shè)計(jì)。

（二）系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

基于軟件無(wú)線電的直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)主要由多頻段寬帶天線單元、射頻單元、模塊數(shù)字無(wú)線電、I/O 單元等組成。射頻單元在發(fā)射時(shí)主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務(wù)，接收時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。在模塊數(shù)字無(wú)線電單元，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)寬帶 A/D 數(shù)字化后的處理任務(wù)全由 DSP/FPGA 軟件承擔(dān)，為了減輕通用DSP/FP-GA 的處理壓力，通常將 A/D 數(shù)字化的信號(hào)經(jīng)過(guò)專(zhuān)用的數(shù)字下變頻器處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并把信號(hào)變至中頻或基帶后，再把數(shù)據(jù)送給通用高速的 DSP/FPGA 進(jìn)行處理。通用高速的 DSP/FPGA 主要完成各種數(shù)據(jù)率相對(duì)較低信號(hào)的處理。由于模塊數(shù)字無(wú)線電單元使用了可編程能力強(qiáng)的 DSP/FPGA 芯片，使其硬件結(jié)構(gòu)與功能相對(duì)獨(dú)立，這樣就建立了基于一個(gè)相對(duì)通用的硬件平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，并可對(duì)工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制 / 解調(diào)方式、信源加 / 解密碼、各種抗干擾、抗衰落、自適應(yīng)均衡算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行編程控制，系統(tǒng)靈活性大大增強(qiáng)。I/O 接口主要完成各種數(shù)據(jù)（如話音、數(shù)據(jù)、圖像、傳真）的輸入和輸出。

二、系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）寬帶多頻段天線。

基于軟件無(wú)線電的直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)能夠從短波通信到微波的相當(dāng)寬的頻段內(nèi)進(jìn)行工作，按目前應(yīng)用來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的天線應(yīng)該覆蓋全頻段。換句話來(lái)說(shuō)，這屬于一種全向?qū)拵炀€，更多的采用軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及相關(guān)信號(hào)的傳輸，能夠很好的進(jìn)行覆蓋在該區(qū)域的所有的通訊頻率，這種方式能夠很大程度上節(jié)約了人力物力，提升了效率，降低成本。這種方式處于一個(gè)研究的階段，需要很高的科技含量，當(dāng)前的我國(guó)技術(shù)不能完成這方面的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)，也就是說(shuō)是一種非常理想的狀態(tài)，我們需要更加努力地實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的期望，這將是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)大的趨勢(shì)。

（二）寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。

數(shù)字化是系統(tǒng)靈活性的基礎(chǔ)，數(shù)值化最為直接的目的就是為了方便快捷，這也是其固有的一項(xiàng)特性。它不僅是決定無(wú)線收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)的最主要的因素之一，而且它的性能在很大程度上制約著收發(fā)信機(jī)的性能。基于軟件無(wú)線電的直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)是直接在射頻上進(jìn)行A/D、D/A 變換，這要求 A/D、D/A變換器必須具有足夠高的采樣速度。根據(jù) Nyquist 采樣定理，要不失真的反映信號(hào)特征，采樣頻率 fs 至少是模擬信號(hào)帶寬 Wa 的兩倍。為保證性能，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常進(jìn)行過(guò)采樣處理，要求 fs>215Wa 對(duì)于 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器件不但要求具有較高的采樣速率，還要保證較高的采樣精度，即采樣值的位數(shù)要求足夠多，盡量減少量化噪聲，決定A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器件技術(shù)特性的一些參數(shù)包括：量化信噪比、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍、噪聲功率比和全功率模擬輸入帶寬等。A/D、D/A 器件在直升機(jī)通信系統(tǒng)中所處位置非常關(guān)鍵，它直接反映了系統(tǒng)的軟件化程度，隨著技術(shù)的發(fā)展，A/D、D/A 器件的性能逐步提高，這一位置非常的有特點(diǎn)，與位置的關(guān)系有很大的關(guān)系，就拿這里介紹的位置，這一位置非常的接近射頻的前部的位置，隨著發(fā)展的不斷地進(jìn)行，軟件無(wú)線電在發(fā)展的過(guò)程不斷地進(jìn)行完善，其目的就是為了不斷地滿足當(dāng)前的直升飛機(jī)通訊系統(tǒng)存在的問(wèn)題，當(dāng)問(wèn)題在不斷的解決，慢慢的總有一天會(huì)與之相匹配，并且最終符合直升飛機(jī)的需求。

（三）高速數(shù)字信號(hào)處理。

數(shù)字信號(hào)處理器是基于軟件無(wú)線電的直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)的靈魂，理想的系統(tǒng)要求 DSP/FPGA 直接處理射頻端數(shù)字化的信號(hào)并完成通信所要求的各種功能，這對(duì) DSP/FP-GA 要求很高，短時(shí)間內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)。要處理經(jīng) A/D 變換后輸出的中頻高速數(shù)字信號(hào)，DSP 芯片必須通過(guò)軟件程序完成中頻數(shù)字變頻、濾波、二次抽樣、基帶處理、信道調(diào)制、無(wú)線資源管理等過(guò)程，這就要求DSP 芯片的處理速度至少要在 1GFLOPS 以上。從性價(jià)比和功耗上出發(fā)，目前有幾種較好的解決辦法：一是采用多 DSP 芯片并行處理以提高處理速度；二是采用專(zhuān)用可編程芯片，對(duì)于頻率能夠進(jìn)行很好的轉(zhuǎn)變，從而促使在中頻的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的過(guò)程僅僅是一種開(kāi)端，接下來(lái)我們就要進(jìn)行數(shù)字方面的分析，分析之后再進(jìn)一步的進(jìn)行處理；FPGA 這是一種方案的代表，確切的說(shuō)，是一種解決的方案，這種方案看著沒(méi)什么，其實(shí)有著很大的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于發(fā)展起到了非常重要的作用，其優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)τ陔娐愤M(jìn)行整合，電路之間能夠起到很好的并行的作用，在處理的過(guò)程，速度非常的快，相對(duì)于傳統(tǒng)的模式不只是一兩倍的關(guān)系，從能源的消耗方面來(lái)講，能夠大大的節(jié)約了能源，這種方案是當(dāng)前我們非常喜歡推動(dòng)的一種方式。

三、結(jié)束語(yǔ)

軟件無(wú)線電能夠很好地滿足直升機(jī)通信導(dǎo)航系統(tǒng)的多通道、多業(yè)務(wù)、多用戶和綜合控制的技術(shù)。但射頻前端對(duì)系統(tǒng)的采樣速度和精度指標(biāo)有極高的要求，而現(xiàn)有處理器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器難以滿足，因此還不能射頻完全實(shí)現(xiàn)軟件化，目前只能在中頻實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。技術(shù)的發(fā)展需要的是一個(gè)過(guò)程，很多方面不是一步就能夠?qū)崿F(xiàn)的，在發(fā)展的過(guò)程中會(huì)遇到發(fā)展的問(wèn)題，遇到這些問(wèn)題，應(yīng)該更好的擺正心態(tài)，問(wèn)題出現(xiàn)應(yīng)該從根源上進(jìn)行分析，并且繼續(xù)根源上根治，當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)非常的正確，我們必須要進(jìn)行踏實(shí)穩(wěn)健的一步步的走下去，只有這樣行業(yè)才能夠更好的向前發(fā)展，我相信在不久的將來(lái)一定會(huì)取得更大的成績(jī)。

【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.

[1]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.