软件无线电在直升机机载导航中的应用

彭金鹏 孙国忠

摘要：科学技术的进步推动了社会的发展，科学技术作为第一生产力在各行各业的领域中被广泛关注，直升机机载导航也应用到了高科技技术。基于此，本文以软件无线电技术作为研究对象，通过对软件无线电技术的基本思想与体系结构进行分析，分别从宽带多频段天线、宽带A/D和D/A转换器、高速数字信号处理等方面详细阐述软件无线电在直升机机载导航中的应用，从而提高了直升机飞行的质量，提高机载导航的应用效率。

关键词：软件无线电；直升机；机载导航

引言：

软件无线电技术指的是无线电广播通信技术，通过软件定义的无线通信协议，而不是硬连接实现的，系统的频带、接口以及功能可以通过软件下载的方式进行下载，定期可以进行软件升级，完全不需要将硬件进行更换就能够达到目的。软件无线电技术不再依赖于传统的硬件通信平台，该技术的发展使我国从固定通信发展为移动通信，从模拟通信发展为数字通信。

1.软件无线电在直升机机载导航的基本思想与体系结构

软件无线电技术具有灵活性与开放性的特点，并体现出以下基本思想：（1）软件无线电充满数字化，从系统对信源基带的信号处理到射频信號的发送与接收，整个过程都实现了技术的数字化。（2）软件无线电技术可以进行编程，软件无线电技术与电脑的系统结构十分相似，在通用的硬件平台中，可以采用程序更换的方式适应多个频道工作，除此之外，更换模块插件也可以适应系统多个频道的工作。（3）软件无线电技术是多频且可以转换的，具有良好的宽带A/D，D/A转换能力，对多频带天线也能够转换。（4）软件无线电技术的系统总线结构式高标准、高性能且开放的，该技术系统可以支持多个CPU共同运行工作，也支持各种流水线或其他处理机，通用型较强，甚至支持进行模块化的设计。

直升机机载导航的软件无线电系统由多频段宽带天线单元、射频单元和模块数字无线电等单元组成。模块数字无线电单元中，进行模拟的信号通过宽带数字化以后，所有的处理任务全部由软件来承担，为了减轻系统的运行压力和处理压力，一般会对软件中的变频信号进行变频器处理，从而在一定范围内降低数据的流速率，当信号变成中频或者基带以后，数据会被送到高速的DSP EPGA中处理。在一个通用的硬件系统平台中，软件可以为系统实现不同的通信功能，工作频率、系统频宽等进行编程控制，软件系统的灵活性被大大增强[1]。

2.软件无线电在直升机机载导航中的应用

2.1宽带多频段天线

直升机机载导航中，软件无线电可以从短波通信到微波频段中进行正常工作，当前应用中系统天线应该将全频段被覆盖，这种天线是新型的全向宽带天线，实际操作的时候根据实际的需要选择智能软件，对工作的频段与辐射进行构造，将所有常用的无线通信频段进行覆盖，从而降低功率损耗情况，提高系统对信号的接收特性。在我国，软件无线电技术无线电天线研制，是为了提高我国在这方面的技术与工艺水平。

无线电导航系统是直升机机载导航重要的应用系统，利用地面的无线电导航台与直升机上的导航设备进行实时定位与方向引导。其中，基于AN/PRC-152A无线电的系统在实际应用中的功能具有多样性特点，不仅支持有线电系统应用，还能够应用到无线电宽带多频天线信号传输中。此外，在波形上所能够支持的类型也比较多，诸如宽带波形、和相对应的窄带波形。

2.2宽带A/D，D/A转换器

软件无线电技术具有灵活性，数字化发展为直升机机载导航带来便利，数字化决定了直升机无线收发机的结构，性能上有一定程度或制约直升机收发信机的性能。通过宽带A/D，D/A转换器的转化，可以有效的加强直升机机载导航的准确性能，但是如果要在直升机射频上进行宽带A/D，D/A转换，就要求宽带A/D，D/A转换器采样速度必须足够高，采样的频率至少是模拟信号带宽的两倍。宽带A/D，D/A转换器所在的位置对于直升机机载导航来说十分关键，它将会直接影响到系统软件化的程度，经过科技技术的不断进步与发展，宽带A/D，D/A转换器的性能将会不断提高，位置也会越来越接近直升机射频前段，最后实现软件无线电技术下的直升机机载导航系统[2]。

2.3高速数字信号处理

直升机机载导航运行过程中，大部分信号的初始形态都是事物发生运动与变化，为了测量以及处理这些信号，就要用传感器将事物运动和变化的特征记录下来，并转化为信号，这些信号收集处理后，系统将信号转换为我们人类能够看见、能够听见，并且能够加以利用的形态。对于高速数字信号处理，同样需要辅助电路，使其与高速数字信号处理器成为一个完整的系统。DSP芯片在处理的速度上必须达到标准，以下几种解决办法可以参考：用多DSP芯片进行处理，从而提高处理的速度；利用专用的可以编程的芯片，在中频下进行变频处理，最后再进行高速数字信号处理；FPGA可以成为处理方式，利用电路的并行性，其处理的速度很快，消耗的功率较低。FPGA作为一种解决方案有着很大的优势，对于系统电路的整合，在电路之间起到较好的并行左右，高速信号信息处理过程中，该方案实施下信号处理的速度非常快，与传统的信号处理方式相比，高速信号信息处理速度提高了两倍以上。而且，高速信号信息处理选用合适的方案可以在最大程度上节约能源，改善我国能源紧张的现状。

3.总结

总而言之，软件无线电技术为直升机机载导航提供了技术支持和安全保障，，满足了直升机通信导航系统能够变得多渠道、多业务，成为具有多客户和综合控制的智能技术，数字化与软件化的实现，让直升机机载导航系统工作变得更加顺利，在提高导航的精准度的基础上，加快对信号处理的速度，提高直升机导航的效率，长此以往继续进行研究与改进，我国对此还会取得更多成就的。

参考文献：

[1]李柏春.软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2017（03）：15.

[2]余荣昌.软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用研究[J].无线互联科技，2014（05）：89.