无人机数据链路信道LMS和RLS自适应均衡性能比较

侧控技术

无人机数据链路信道 L M S和 R巧自适应均衡性能比较军械工程学院摘2.

南京理工大学

陈自力’,2

孙锦涛2

田

庆民‘,

要

法在对于不

峪自适应算法在无人机数据链路不同信道特性均衡中的应用进行研究得出了同信道均衡效果的差异给出了两种均衡算法的最佳应用条件通过对和,

LMS

R

两种均衡算

。

关键词

自适应均衡

无人机

均衡性能

1

引言无人机可以说是驾驶员在地面的飞行器、

其中。

,

。

是高斯过程的方差与(x )是第一类零阶修正,,

无人。

贝塞尔函数

A

是占主导地位的信号幅度,,

。

当飞机

机系统一般由飞行器系统和地面导航控制站组成,

飞行器系统主要由飞机辅助设备等组成主要完成

距离地面控制站很远时信号衰落 a近似服从瑞利 e (R即 l ig h )分布[“〕其表达式如式 (2 )所示。

任务飞行测和导航

。

地面导航控制系统由飞行器定位飞行,、

、

a Z

、

器控制和导航系统组成主要完成飞行器的遥控遥。

飞行器系统与地面导航控制站通过无线,

表明没有占主导地位的信号分量多径效应严重,。

,

。

数据链路建立起紧密联系地面导航控制站通过无线数据链路将飞行控制指令传输给飞机上的自动驾驶仪通过自动驾驶仪控制飞机的姿态和飞行方向,

信道参数的变化和衰落严重影响数据链路的通信质量必须利用自适应均衡技术克服措施这一影响2

,

,

无人机数据链路等效数字模型发射滤波器H心n

该数据链路一般称为上行链路主要用于传输飞行控制指令。

由飞行器发送地面导航控制站接收的无,、

)

线数据链路称为下行链路主要用于传输遥测信息如飞机的工作状态飞行速度距离和对地观测信息如图像等,、

。

无人机数据链路是连接飞行器系统和地,,

面导航控制站的桥梁与纽带无人机数据链路中断

接收滤波器器H心Q

一方面将使地面操作人员失去对飞行器的控制手

)

段造成飞机失控甚至导致飞行事故,,

,

,

。

另一方面

,

接收数据图1

无法接收无人机对地观测信息致使无人机难于完成所规定的飞行任务可见无人机数据链路在无人机系统中发挥着重要作用。

无人机数据

链路工作流程1

无人机数据链路的工作过程见图,

所示发送

,

影响无人机数据链路通信可靠性的因素很多之一。,

时间间隔为,

无人机无线数据链路时变信道特性是其中重要因素一方面无人机在飞行过程中地面控制系统,

的离散数据经过编码器进行信源编码或信道编码然后输出给传递函数为 H (。 )发送滤 t j,

T

波器发送滤波器输出基带模拟信号该信号送给调制器进行幅度频率或相位的调制经调制的信号通过天线发射到无线信道HC (。) j,,。,、

,

与飞行器系统之间传输的无线电波所经过的路径是实时变化的即无人机无线数据链路信道参数是时变的另一方面当飞机远离地面控制站时地面控制站接收天线仰角很低地物的电磁反射和散射对,

,

无线信道传输函数为。

,

,

,

该传输函数的参数是时变的

接收机的输。

信号接收性能产生较大影响即存在较严重的多径效应最后由于飞行器相对于地面控制站的高速运,,

,

人端还存在热噪声该噪声用加性白噪声来表征通过无线信道传输并混有白噪声的信号输入到接收机的输人端首先通过解调器进行解调然后是通过接收滤波器进行匹配滤波接收滤波器的传递函数为H r (。)匹配滤波的含意就是使 j,,,

动信号衰落特性也在发生变化当飞机距离地面。’控制站较近时信号衰落通常服从瑞斯 (R c e )仁〕 i,,

,

。

,

)其表达式如式 (l所示,,

。

H t (j ) H。

r

。 (j )

二

常数T

3 ( )

,

、

a

, e x

a Z十

A

Z、,

了

Pa j

、a/

= a

牙

P、

一

凡几乙吓

-

/

匆、一

A aa

、

接收滤波器输出的模拟信号以间隔收稿日期:

进行采

乏尸

20 3

年 8月 8日

20 3

年无找电工程

第3象第 1期

33

侧按技术样假设没用均衡器则得到的信号直接送人解码器通过解码得到接收数据即发送的数据这样,,,,,

瞬时误差 W (n是均衡器参数 ),

,

n

是时间变量

。

它(8 )

。

们之间存在如下关系Y (n

:

整个通路的传递函数为:H

)

==

X D

( )n

‘

W (n )Y (n

(o j

)

=

H

t

o (j

)

He

(o j,

)

H

r

n (j

)。,

(4

)。

e

( )

n

( )n

一

)

(9 )

如果无线信道传输函数

H

j (。 )为常数则整个,

最常用的自适应算法是最小均方算法

,

( LM S

)

,

通路的传输函数为常数数据传输将不会产生失真然而由于存在多径效应和时变衰落无线信道传输n 1函数 H。 (j )不可能为常数这样必然码间干扰 15,

它是最陡下降算法的简化其原理是用瞬时误差值线戊一臼估计剃度矢量即,

7

( )n

=

a一

〔( )〕e

n

2

)使接收的数据产生误码为了克服非线性时变信道的影响在接收滤波器之后加人了均衡器其传输函数为 He (。)这 je

(i t n

l y m a s

b m

f o

t e n f i re

e c r n,

e

,

。

沃刃 (n

,

) 2。 (n ) x (n )‘)n n

(1 0 )一

钊

,

。

‘

n

+

)

二

W

+

合严e,

。:n

vn

( )〕n

样整个通道的传递函数为H

:

二,

。

( )+,

( ) ( )二

(1 1 )。

(n ) j,

=

H t (j n

)

H

e

(n ) j

H r (j ne

)

H

e

n (j )

5 ( )

其中

拼是

迭代步长

v

(n是剃度 )

LM s

算法稳定。

由式 (5 )可知只要,

H

。 (j ),

H

e

(jn )等于或近似

性好计算简单收敛性与迭代步长(L M S )最小。,,

,

拌有较大关系

等于常数则

H

j (。 )为常数可有效地克服无线信道2

另一种常用的自适应算法是递归最小二乘算法

的非线性和多径效应的影响基带等效离散模型可由图

此时无人机数据链路表示。

。

其原理是选择均衡器参数使下列代价函数=。2

一币石虱福雨亦不再不骊虱石石爵咔发送数据白噪声2

J (n ) a J(n nnn

艺乙 l二

( )

n

二

习‘二 l

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一 D〔 …… 此处隐藏：6102字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……