本申請涉及通信，尤其涉及一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化方法。

背景技術(shù)：

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global?navigation?satellite?system，gnss)通過播發(fā)時(shí)間信息與空間信息為用戶提供導(dǎo)航、定位、授時(shí)功能，其在軍事、農(nóng)業(yè)、救援等領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。然而由于gnss的脆弱性和公開性，使其極易受到電磁干擾、欺騙、地形遮擋和多徑效應(yīng)等影響，從而形成拒止環(huán)境，影響時(shí)空信息的傳遞。近年來，無人機(jī)憑借機(jī)動(dòng)靈活、快速部署、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，能夠迅速覆蓋廣域和復(fù)雜地形，快速響應(yīng)目標(biāo)需求并近距離提供服務(wù)。因此，在拒止環(huán)境下，能夠可以借助無人機(jī)為地面用戶提供備份導(dǎo)航服務(wù)。

2、然而，正交頻分復(fù)用(orthogonal?frequency?division?multiplexing,ofdm)技術(shù)雖然在處理寬帶信號時(shí)表現(xiàn)出色，但其高峰均功率比(peak-to-average?power?ratio，papr)會(huì)引發(fā)信號失真和頻譜擴(kuò)散問題，這種高papr現(xiàn)象在傳統(tǒng)ofdm系統(tǒng)中是一個(gè)挑戰(zhàn)，需要有效的解決方案來避免信號的失真。并且，傳統(tǒng)的導(dǎo)航和通信系統(tǒng)通常將導(dǎo)航信號和通信信號分開處理，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性增加。在拒止環(huán)境中，這種分離處理方式可能無法滿足同時(shí)提供可靠通信與導(dǎo)航服務(wù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本申請的目的在于提出一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化方法，解決gnss導(dǎo)航拒止下在山谷、海域等易受到地形遮擋、電磁干擾和多徑效應(yīng)區(qū)域的地面終端無法通信與定位的問題。

3、為達(dá)上述目的，本申請第一方面實(shí)施例提出了一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化方法，包括：

4、由地面基站為無人機(jī)提供時(shí)空基準(zhǔn)信息，輔助所述無人機(jī)的定位和通信；

5、響應(yīng)于所述無人機(jī)接收到地面終端發(fā)來的定位請求信號，對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制生成通信信號，以及對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并通過直接序列擴(kuò)頻(direct-sequencespread?spectrum，dsss)和疊加擾碼生成導(dǎo)航信號；

6、將所述導(dǎo)航信號疊加到所述通信信號上，生成通導(dǎo)一體化信號并將其發(fā)送至地面終端；

7、響應(yīng)于所述地面終端接收所述無人機(jī)發(fā)出的通導(dǎo)一體化信號，解調(diào)出對應(yīng)的通信信號和導(dǎo)航信號，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的通信與終端定位功能。

8、可選的，所述由地面基站為無人機(jī)提供時(shí)空基準(zhǔn)信息，輔助所述無人機(jī)的定位和通信，包括：

9、通過多個(gè)地面基站向無人機(jī)同步發(fā)送已知信號，通過測量信號的參數(shù)確定所述無人機(jī)的準(zhǔn)確位置，其中，所述測量信號的參數(shù)包括傳播時(shí)延和到達(dá)角。

10、可選的，所述對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制生成通信信號，包括：

11、對所述通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和基帶調(diào)制，產(chǎn)生基帶通信信號，其中，所述基帶通信信號用于數(shù)據(jù)傳輸，傳輸類型的信息類型包括文本信息、圖片信息、音頻信息、視頻信息。

12、可選的，所述對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并通過直接序列擴(kuò)頻和疊加擾碼生成導(dǎo)航信號，包括：

13、對所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，得到映射后的導(dǎo)航信息符號，其中，所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)攜帶發(fā)射時(shí)間和無人機(jī)位置信息；

14、使用兩個(gè)13級線性反饋移位寄存器通過移位與模二加生成的gold序列作為偽隨機(jī)噪聲prn碼；

15、在每個(gè)信道中，所述導(dǎo)航信息符號與一個(gè)特定的prn碼模二加，生成擴(kuò)頻信號；

16、對所述擴(kuò)頻信號與擾碼執(zhí)行異或操作，得到被調(diào)制到不同的載波上的導(dǎo)航信號，其中，所述擾碼是不同于擴(kuò)頻碼的prn碼。

17、可選的，所述將導(dǎo)航信號疊加到所述通信信號上，生成通導(dǎo)一體化信號，包括：

18、在所述通信信號上疊加所述導(dǎo)航信號，所述通信信號和所述導(dǎo)航信號被映射到不同的子載波上，未被映射的子載波位置設(shè)為零，通過n點(diǎn)逆快速傅里葉變換ifft生成正交頻分復(fù)用ofdm時(shí)域符號，從而生成scds-ofdm(scrambling?code-imposed?dsss-ofdm,scds-ofdm)通導(dǎo)一體化信號，所述scds-ofdm通導(dǎo)一體化信號的表達(dá)式為：

19、

20、其中，x(t)為融合后的scds-ofdm通導(dǎo)一體化信號，di為一個(gè)ofdm時(shí)域符號內(nèi)的第i個(gè)導(dǎo)航測距信息，ck為一個(gè)ofdm時(shí)域符號內(nèi)的第k個(gè)通信數(shù)據(jù)信息，nc為分配所述通信數(shù)據(jù)的子載波數(shù)，nn為分配所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)的子載波數(shù)，且nn≤nc，nn+nc≤n，t為符號持續(xù)時(shí)間，pn為導(dǎo)航信號功率，pc為通信信號功率，且pc≥pn，能夠通過控制pn和pc的權(quán)重來調(diào)整功率分配，減少所述通信信號和所述導(dǎo)航信號之間的相互干擾。

21、可選的，還包括：

22、通過至少四個(gè)無人機(jī)的所述導(dǎo)航信號，利用偽距測量法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的終端定位。

23、可選的，所述通過至少四個(gè)導(dǎo)航信號，利用偽距測量法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的終端定位，包括：

24、通過三個(gè)不同的無人機(jī)的所述導(dǎo)航信號計(jì)算所述地面終端的三維位置，所述地面終端的三維位置包括經(jīng)度、緯度、高度；

25、通過第四個(gè)無人機(jī)的所述導(dǎo)航信號計(jì)算所述地面終端的時(shí)鐘誤差；

26、通過求解所述地面終端與四個(gè)無人機(jī)之間的偽距方程，得到時(shí)鐘誤差與所述地面終端的自身位置。

27、可選的，所述地面終端與每個(gè)無人機(jī)之間的偽距方程為：

28、

29、其中，ρm是所述地面終端與第m個(gè)無人機(jī)之間的偽距，(xm,ym,zm)是第m個(gè)無人機(jī)的已知位置，(xr,yr,zr)是所述地面終端的位置，c是光速，δt是所述地面終端的時(shí)鐘誤差。

30、為達(dá)上述目的，本申請第二方面實(shí)施例提出了一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化裝置，包括：

31、接收模塊，用于由地面基站為無人機(jī)提供時(shí)空基準(zhǔn)信息，輔助所述無人機(jī)的定位和通信；

32、生成模塊，響應(yīng)于所述無人機(jī)接收到地面終端發(fā)來的定位請求信號，用于對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制生成通信信號，以及對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并通過直接序列擴(kuò)頻和疊加擾碼生成導(dǎo)航信號；

33、疊加模塊，用于將所述導(dǎo)航信號疊加到所述通信信號上，生成通導(dǎo)一體化信號并將其發(fā)送至地面終端；

34、定位模塊，響應(yīng)于所述地面終端接收所述無人機(jī)發(fā)出的通導(dǎo)一體化信號，用于解調(diào)出對應(yīng)的通信信號和導(dǎo)航信號，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的通信與終端定位功能。

35、為達(dá)上述目的，本申請第三方面實(shí)施例提出了一種電子設(shè)備，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲(chǔ)器；

36、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令；

37、所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令，以實(shí)現(xiàn)如上述第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。

38、本申請附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述由地面基站為無人機(jī)提供時(shí)空基準(zhǔn)信息，輔助所述無人機(jī)的定位和通信，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制生成通信信號，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并通過直接序列擴(kuò)頻和疊加擾碼生成導(dǎo)航信號，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將導(dǎo)航信號疊加到所述通信信號上，生成通導(dǎo)一體化信號，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述通過至少四個(gè)導(dǎo)航信號，利用偽距測量法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的終端定位，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述地面終端與每個(gè)無人機(jī)之間的偽距方程為：

9.一種拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化裝置，其特征在于，包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲(chǔ)器；

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)岢隽艘环N拒止環(huán)境下的無人機(jī)通導(dǎo)一體化方法，該方法包括：由地面基站為無人機(jī)提供時(shí)空基準(zhǔn)信息，輔助無人機(jī)的定位和通信；響應(yīng)于無人機(jī)接收到地面終端發(fā)來的定位請求信號，對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制生成通信信號，以及對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并通過直接序列擴(kuò)頻和疊加擾碼生成導(dǎo)航信號；將導(dǎo)航信號疊加到通信信號上，生成通導(dǎo)一體化信號并將其發(fā)送至地面終端；響應(yīng)于地面終端接收無人機(jī)發(fā)出的通導(dǎo)一體化信號，解調(diào)出對應(yīng)的通信信號和導(dǎo)航信號，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航拒止下的通信與終端定位功能。基于本申請?zhí)岢龅姆桨?，能夠解決拒止環(huán)境下地面終端無法通信與定位的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：江城,楊旭旭,劉炳宏,彭木根,徐穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19