軟件無線電在直升機機載導航中的應用

彭金鵬 孫國忠

摘要：科學技術的進步推動了社會的發展，科學技術作為第一生產力在各行各業的領域中被廣泛關注，直升機機載導航也應用到了高科技技術。基于此，本文以軟件無線電技術作為研究對象，通過對軟件無線電技術的基本思想與體系結構進行分析，分別從寬帶多頻段天線、寬帶A/D和D/A轉換器、高速數字信號處理等方面詳細闡述軟件無線電在直升機機載導航中的應用，從而提高了直升機飛行的質量，提高機載導航的應用效率。

關鍵詞：軟件無線電；直升機；機載導航

引言：

軟件無線電技術指的是無線電廣播通信技術，通過軟件定義的無線通信協議，而不是硬連接實現的，系統的頻帶、接口以及功能可以通過軟件下載的方式進行下載，定期可以進行軟件升級，完全不需要將硬件進行更換就能夠達到目的。軟件無線電技術不再依賴于傳統的硬件通信平臺，該技術的發展使我國從固定通信發展為移動通信，從模擬通信發展為數字通信。

1.軟件無線電在直升機機載導航的基本思想與體系結構

軟件無線電技術具有靈活性與開放性的特點，并體現出以下基本思想：（1）軟件無線電充滿數字化，從系統對信源基帶的信號處理到射頻信號的發送與接收，整個過程都實現了技術的數字化。（2）軟件無線電技術可以進行編程，軟件無線電技術與電腦的系統結構十分相似，在通用的硬件平臺中，可以采用程序更換的方式適應多個頻道工作，除此之外，更換模塊插件也可以適應系統多個頻道的工作。（3）軟件無線電技術是多頻且可以轉換的，具有良好的寬帶A/D，D/A轉換能力，對多頻帶天線也能夠轉換。（4）軟件無線電技術的系統總線結構式高標準、高性能且開放的，該技術系統可以支持多個CPU共同運行工作，也支持各種流水線或其他處理機，通用型較強，甚至支持進行模塊化的設計。

直升機機載導航的軟件無線電系統由多頻段寬帶天線單元、射頻單元和模塊數字無線電等單元組成。模塊數字無線電單元中，進行模擬的信號通過寬帶數字化以后，所有的處理任務全部由軟件來承擔，為了減輕系統的運行壓力和處理壓力，一般會對軟件中的變頻信號進行變頻器處理，從而在一定范圍內降低數據的流速率，當信號變成中頻或者基帶以后，數據會被送到高速的DSP EPGA中處理。在一個通用的硬件系統平臺中，軟件可以為系統實現不同的通信功能，工作頻率、系統頻寬等進行編程控制，軟件系統的靈活性被大大增強[1]。

2.軟件無線電在直升機機載導航中的應用

2.1寬帶多頻段天線

直升機機載導航中，軟件無線電可以從短波通信到微波頻段中進行正常工作，當前應用中系統天線應該將全頻段被覆蓋，這種天線是新型的全向寬帶天線，實際操作的時候根據實際的需要選擇智能軟件，對工作的頻段與輻射進行構造，將所有常用的無線通信頻段進行覆蓋，從而降低功率損耗情況，提高系統對信號的接收特性。在我國，軟件無線電技術無線電天線研制，是為了提高我國在這方面的技術與工藝水平。

無線電導航系統是直升機機載導航重要的應用系統，利用地面的無線電導航臺與直升機上的導航設備進行實時定位與方向引導。其中，基于AN/PRC-152A無線電的系統在實際應用中的功能具有多樣性特點，不僅支持有線電系統應用，還能夠應用到無線電寬帶多頻天線信號傳輸中。此外，在波形上所能夠支持的類型也比較多，諸如寬帶波形、和相對應的窄帶波形。

2.2寬帶A/D，D/A轉換器

軟件無線電技術具有靈活性，數字化發展為直升機機載導航帶來便利，數字化決定了直升機無線收發機的結構，性能上有一定程度或制約直升機收發信機的性能。通過寬帶A/D，D/A轉換器的轉化，可以有效的加強直升機機載導航的準確性能，但是如果要在直升機射頻上進行寬帶A/D，D/A轉換，就要求寬帶A/D，D/A轉換器采樣速度必須足夠高，采樣的頻率至少是模擬信號帶寬的兩倍。寬帶A/D，D/A轉換器所在的位置對于直升機機載導航來說十分關鍵，它將會直接影響到系統軟件化的程度，經過科技技術的不斷進步與發展，寬帶A/D，D/A轉換器的性能將會不斷提高，位置也會越來越接近直升機射頻前段，最后實現軟件無線電技術下的直升機機載導航系統[2]。

2.3高速數字信號處理

直升機機載導航運行過程中，大部分信號的初始形態都是事物發生運動與變化，為了測量以及處理這些信號，就要用傳感器將事物運動和變化的特征記錄下來，并轉化為信號，這些信號收集處理后，系統將信號轉換為我們人類能夠看見、能夠聽見，并且能夠加以利用的形態。對于高速數字信號處理，同樣需要輔助電路，使其與高速數字信號處理器成為一個完整的系統。DSP芯片在處理的速度上必須達到標準，以下幾種解決辦法可以參考：用多DSP芯片進行處理，從而提高處理的速度；利用專用的可以編程的芯片，在中頻下進行變頻處理，最后再進行高速數字信號處理；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勢，對于系統電路的整合，在電路之間起到較好的并行左右，高速信號信息處理過程中，該方案實施下信號處理的速度非常快，與傳統的信號處理方式相比，高速信號信息處理速度提高了兩倍以上。而且，高速信號信息處理選用合適的方案可以在最大程度上節約能源，改善我國能源緊張的現狀。

3.總結

總而言之，軟件無線電技術為直升機機載導航提供了技術支持和安全保障，，滿足了直升機通信導航系統能夠變得多渠道、多業務，成為具有多客戶和綜合控制的智能技術，數字化與軟件化的實現，讓直升機機載導航系統工作變得更加順利，在提高導航的精準度的基礎上，加快對信號處理的速度，提高直升機導航的效率，長此以往繼續進行研究與改進，我國對此還會取得更多成就的。

參考文獻：

[1]李柏春.軟件無線電技術在直升機通信導航系統中的應用研究[J].黑龍江科技信息，2017（03）：15.

[2]余榮昌.軟件無線電技術在直升機通信導航系統中的應用研究[J].無線互聯科技，2014（05）：89.