> 无线电导航数字信号源的系统设计，完整参考方案
无线电导航数字信号源的系统设计，完整参考方案
　　一、概述
　　在现代航空中，导航是一种十分重要的技术。通常，我们把引导运载体按既定航线航行的过程称为导航。利用无线电技术对运载体航行的全部（或部分）过程实现导航，称为无线电导航。到目前为止，无线电导航系统是世界上军、民航使用最为广泛的导航装置，几乎所有的军、民航机场都装有无线电导航系统。当前，我国民用和军用航空中近程导航的现状也仍是以无线电导航为主，并且由于现有的飞机着陆系统装置仍不健全，因此，无线电导航系统对于保障飞机的归航和进场引导就显得尤为重要。目前广泛应用的民用机载无线电导航系统有自动定向机、甚高频全向信标系统、仪表着陆系统、气象雷达、应答机、测距机、低高度无线电高度表、多普勒导航系统和奥米伽导航系统。
　　无线电导航系统由地面导航台及机载设备组成，机载设备主要由环形天线、垂直天线、天线放大器、环匹配器、接收机、中央控制单元、无线电航向指示器、耳机及连接电缆等构成，能自动地、连续地测量飞机相对地面导航台的航向角，便于为飞机导航。
　　在实际导航测试中，为模拟无线电导航中组合天线的输出射频信号，经常要求设计各种满足导航系统性能和技术指标要求的信号源。信号源所产生的信号形式、参数及工作方式等都要根据系统要求实时地进行灵活调整。因此，信号源必须具备信号产生方法灵活、参数变化速度快、信号频谱纯度高，系统稳定可靠等特点。而信号源的信号形式和参数实时可变的特点主要体现在信号产生器的技术上。以此为背景，为优化配置系统软硬件资源，提高处理速度，提高可重构性，本无线电导航数字信号源应用基于MicroBlaze软核的嵌入式系统，以软核作为信号源的控制核心，同上位机进行数据与命令通信，控制FPGA加载不同的软件合成导航信号，从而充分发挥FPGA的设计特点，使设计的信号源能满足实际应用的各项要求。
　　二、无线电导航数字信号源总体设计方案
　　本无线电导航数字信号源总体设计思想采用直接数字频率合成器（DDS）技术，设计精确的时钟参考源精度、频率和相位累加器字长和正弦波函数表，实现研制技术要求的输出频率变化范围、频率变化步长和频率精度的调制正弦信号形式。
　　系统方案采用大规模FPGA精确实现DDS，采用ADC扩展外调制信号，采用嵌入式软核MicroBlaze作为控制核心，控制RS422/232接口与上位机通信，图1是无线电导航数字信号源组成总体方案。
图1 无线电导航数字信号源总体方案图
　　系统利用VC6.0编写上位机软件，通过RS422/232接口同信号源通信，完成主控单元命令和数据的发送以及信号源的工作参数和状态数据的数据交换，控制导航信号频率，方位，通道选择，工作模式以及其他参数。该系统方案中，MicroBlaze是主控单元，FPGA是底层合成单元，所有的命令（包括逻辑状态数据）和数据均通过MicroBlaze同上位机进行交换，系统的时钟信号由一个外部振荡器（稳补型或恒温型）提供时钟，在FPGA内部进行时钟锁相，产生系统所需频率的多个时钟信号。MicroBlaze接收上位机数据与命令并解析后将频率、方位等参数回传给FPGA，FPGA利用预设参数产生精确导航信号并将其传至高速DA输出。
　　三、无线电导航数字信号源处理任务设计
　　根据不同导航信号的技术要求，激励器主要的处理任务是产生不同形式的射频信号，比如自动定向机（ADF）导航信号形式为：
　　其中，E表示信号幅度，表示常值，M表示调制指数，Ω表示低频调制信号频率，θ表示方位角，Va表示音频调制信号，ωc表示载波频率。根据各导航信号设计的不同，低频信号按整倍数周期进行相位翻转，等效于在θ前乘上一个符号函数U(t)。
　　甚高频全向信标（VOR）系统导航信号形式为：
　　其中，表示基准相位信号幅度，表示方位角，表示30Hz角频率，表示9960Hz角频率，表示调频指数，表示基准相位信号的调幅度，表示载波信号角频率。
　　分析上述不同信号格式，信号源信号输出基本主要由载波信号、低频调制信号和音频调制信号构成。因此，在设计方案中，载波信号、音频信号均由FPGA来实现，而低频信号来自外部主控单元。在FPGA中实现方位信息θ与低频调幅信号合成，以及载波信号的调幅。MicroBlaze负责与控制台通信，解析控制台命令并控制FPGA的信号生成。
　　3.1 硬件平台搭建
　　FPGA芯片选择Xilinx公司的Spartan-6平台系列中的XC6SLX16，工作时钟最高可达500MHz，片内有32个DSP运算单元，有14579个逻辑单元，单元达576Kbits，具有较强的运算能力和高速数据吞吐能力。
　　MicroBlaze软核是XILINX 公司开发的一种非常简化却具有较高性能的嵌入式处理器软核, 该软核的性能具有高度的可配置性, 允许设计者根据自己的设计需要进行适当的选择, 以搭建自己的硬件平台。快速单连接（FSL）总线是一个单向的点对点通信总线，可用来连接FPGA上的任意两个带有FSL总线接口的设计元素并提供两者间的快速通信信道。在XPS的集成开发环境下BSB向导创建一个以MicroBlaze为核心的硬件系统，按照向导提示直接添加所需的外设UART IP核，通过FSL总线同MicroBlaze软核相互通信。利用平台产生器根据硬件描述文件（.MHS）生成嵌入式系统模块的网表文件（.NGC），然后使用综合工具XST进行综合，构成整个应用系统的硬件模型。
　　A/D转换器主要用于外部低频调制信号输入，选用ADI公司双通道10位AD9218，采用+2.7 V ~ +3.6V单电源供电，采样频率在40MHz以上。
　　D/A转换器主要用于射频信号输出，选择ADI公司单通道电流输出型10位芯片AD9760，更新频率120MSPS，单电源+5V供电，使用方便。
　　3.2 软件设计
　　3.2.1上位机软件设计。
　　上位机软件任务主要是产生可供信号源识别的频率、方位、工作模式、通道选择以及其他控制信息，加上规定的标头以区分控制命令，通过RS422/232串口将控制命令传送至信号源，以产生相应的导航数字信号。
　　3.2.2 FPGA处理任务设计
　　FPGA硬件任务主要是产生高精度的调制射频信号，FPGA主要任务包括：
　　1.读取MicroBlaze解析的载波频率、方位角信息及其他相关信息；
　　2.产生音频信号，载波信号与方位角信号；
　　3.接收两路AD采样低频信号；
　　4.合成激励信号并传送至DA转换器输出。
　　FPGA模块处理单元组成如图2所示。
图2 FPGA 模块处理单元组成示意图
　　3.2.3 MicroBlaze处理任务核心设计：
　　MicroBlaze系统的软件设计需要先配置软件描述文件（.MSS），生成的软件描述文件列出了所有外设的驱动信息。函数库产生器利用这些配置信息，配置相应的驱动程序函数库，利用这些函数库可以在SDK集成环境中编写相应的接收解析程序以实现MicroBlaze的控制功能。最后将基于MicroBlaze的UART控制器的硬件结构和应用软件工程打包导入到ISE中，作为ISE工程的子模块使用，即可完成MicroBlaze控制器的软件设计。其软件处理流程如下图3所示：
图3 MicroBlaze软件处理流程
　　四、本设计要点
　　无线电导航系统是实现民机和军机近程导航的主要设备，而在具体调试时需要各种导航信号，来测试导航设备的定向灵敏度，定向精度和定向速度。由于各种导航信号有所不同，很少有通用的设备平台能够同时产生不同导航信号。并且由于传统信号源都是机械、旋钮式，无法将信号精度、大小做到令人满意。传统的信号源一般采用RC振荡电路、LC振荡电路、石英晶体振荡电路或波形发生来实现，很难在较宽的频带内实现高质量、高频率精度和高稳定性波形的输出，且一般频率调节是通过调节电阻、电感、电容参数或变容二极管的电容量来实现，难于实现高精度和数控调节。本设计采用了嵌入式系统的思想，具有以下两个显著特点：
　　?灵活性：能通过更换程序或模块来适应多种工作频段和多种工作方式；
　　?通用性：系统结构通用，功能实现灵活。不同的通信系统可由相对一致的硬件利用不同的软件来实现，系统功能的改进和升级也很方便。
　　本设计同时采用了大规模FPGA，可将信号源的定向精度提高至0.1度，输出波形频率分辨率达到0.01Hz，并且由于使用了高速DA芯片，最高数据率可达125MHz。
　　五、本设计主要应用
　　无线电导航系统是实现民机和军机近程导航的主要设备，而在具体调试时需要各种导航信号，来测试导航设备的定向灵敏度，定向精度和定向速度。由于各种导航信号有所不同，很少有通用的设备平台能够同时产生不同导航信号。并且由于传统信号源都是机械、旋钮式，无法将信号精度、大小做到令人满意。本文设计了一整套无线电导航数字信号源方案，以产生各种无线电导航信号，上位机控制具体命令，能保证较高的信号频率精度、方位精度和频率大小，使得信号源平台具备信号产生方法灵活、参数变化速度快、信号频谱纯度高，系统稳定可靠等特点，完全能满足一般无线电导航系统的技术要求，为无线电导航系统设计与测试提供了新思路，可以推广至民/军机的无线电导航调试使用。
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无线电是指在所有包括空气和传播的是其中的一个有限频带上限在300GHz吉赫兹下限频率较不统一 在各种规范书 常见的有3KHz~300GHz－规定9KHz~300GHz10KHz~300
无线电技术是通过传播信号的技术
的原理在于导体中强弱的改变会产生无线电波利用这一现象通过调制可将信息加载于之上当电波通过传播到达收信端电波引起的变化又会在导体中产生电流通过解调将信息从电流变化中提取出来就达到了信息传递的目的
最早在他递交给的论文电磁场的动力理论中阐明了传播的理论基础他的这些工作完成于1861年至1865年之间
1864年英国科学家在总结前人研究的基础上建立了完整的电磁波理论他断定电磁波的存在推导出电磁波与光具有同样的1887年物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在之后人们又进行了许多实验不仅证明光是一种电磁波而且发现了更多形式的电磁波它们的完全相同只是波长和有很大的差别
Heinrich Rudolf Hertz在1886年至1888年间首先通过试验验证了的理论他证明了无线电辐射具有波的所有特性并发现方程可以用表达通常称为
1906年圣诞前夜德·菲森登Reginald Fessenden在美国麻萨诸塞州采用法实现了历史上首次菲森登广播了他自己用小提琴演奏和朗诵片段位于切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电娱乐节目[1]的发明人是美籍裔科学家
1893年Nikola Tesla在首次公开展示了在为费城富兰克林学院以及全国电灯协会做的报告中他描述并演示了无线电通信的基本原理他所制作的仪器包含发明之前无线电系统的所有基本要素于1897年在美国获得了的专利然而美国专利局于1904年将其专利权撤销转而授予马可尼发明无线电的专利这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物包括影响的结果
古列尔莫·马可尼Guglielmo Marconi又译拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利专利12039号及信号传输技术的改进以及所需设备实际上马可尼只是改进了无线电
1909年马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩Karl Ferdinand Braun由于发明无线电报的贡献获得1943年在去世后不久重新认定的专利有效宣布马可尼的无线电专利无效承认了的发明在马可尼的专利之前就已完成认可他对无线电关键技术的专利优先权有些人认为作出这一决定是出于经济原因这样中的美国政府就可以避免付给专利使用费
1898年马可尼在切尔姆斯福德的霍尔街开办了世界上首家无线电工厂雇佣了大约50人
无线电经历了从电子管到再到从短波到再到从模拟方式到数字方式从固定使用到移动使用等各个发展阶段无线电技术已成为现代信息社会的重要支柱
还有俄国发明家俄罗斯人认为他在1901年也发明了无线电1产生当中通过迅速变化的电流时导体就会向它周围的空间发射电磁波
2传播的传播不需要可以在真空中传播也可在介质中传播无线电通信中使用的电磁波叫是频率在一定范围内的电磁波3频率波长波速间的关系电磁波在真空中传播的速度与相同在空气中传播的速度和在真空中近似频率波长波速三者间的关系为波速=波长x频率或波速=波长/周期用字母表示为v=λf或v=λ/t[2]波段频段符号波长范围频率范围应用范围超长波甚低频VLF00m3-30kHz海岸潜艇通信
长波低频LFm30-300kHz大气层内中等距离通信
地下岩层通信
中波中频MFm300-3000kHz广播
短波高频HF100-10m3-30MHz远距离短波通信
超短波甚高频VHF10-1m30-300MHz电离层散射通信30-60MHz
流星余迹通信30-100MHz
人造电离层通信30-144MHz
对大气层内外空间飞行体飞机导弹卫星的通信
对大气层内电视雷达导航移动通信
分米波特高频UHF1-0.1m300-3000MHz对流层工散射通信700-1000MHz
小容量8-12路微波接力通信352-420MHz
中容量120路微波接力通信MHz
厘米波超高频SHF10-1cm3-30GHz大容量2500路6000路微波接力通信MHzMHz
毫米波极高频EHF10-1mm30-300GHz穿入大气层时的通信1无线电波是一种信息利用它来传递声音信号和图像信号
2发射过程电台和电视台完成
3接收过程收音机和电视机完成无线电的诞生九十几年前嘀嘀嘀三声微弱而短促的讯号通过电波传过2500公里的对岸从此向世界宣布了无线电的诞生那是日,扎营守候
在位于加拿大东南角的纽芬兰Newfoundland讯号山SignalHill的马可尼用气球和风筝架设接收天线终于接收到从英国西南角的宝窦Poldhu用大功率发射电台发送S字符的国际这是有史以来第一次人类跨过大西洋的无线电通讯这个实验向世人说明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西而是一种实用的通讯媒介这一消息轰动了全球激发了广大无线电爱好者浓厚兴趣推动了运动蓬勃发展
虽然的试验结果令人相当振奋可是当时一般人认为无线电行径类似光波发射之后绝对是呈直线前进从英国到加拿大再怎么说一定是无法完成直线的无线电通讯因为地球表面是弧形的当时的科学理论更证明从英国发射后的无线电波一定直驱太空怎么可能达加拿大可是从马可尼用简陋的无线电设备征服长距离通讯的试验记录看来白天讯号可以远达700英哩晚间更远达2,000英哩以上这些试验数据使得以往的理论所推展出来的必然结果开始发生动摇了
与此同时KENNELLY君及HEAVISIDE君不约而同地分别提出了同样的看法就是在地球大气层中有电子层的存在它可以像镜子般把无线电折射回地球而不致于直奔太空由于这种折射回返的讯号使得远方的电台才得以互相通讯这种对无线电波有如镜子般作用的电子层称做KENNELLYHEAVISIDE层但现今一般称之为lonosphre而之所以如此发达就是受了电离层之赐
从一九二五年开始许多科学家便开始进行电离层的探堪工作经由向电离层发射无线电脉冲讯号然后从电离层折反的回声Echo中可以了解到电离层的自然现象所得到的结果就是地球上空的电离层就像是一把大伞涵盖了地球而且随着白天或夜晚或季节的变化而变动同时发现某些频率可以穿过电离层而有些频率则以不同角度折返地表虽然对电离层已经掀开了面纱而有了某种程度的了解使得短波的国际通讯有了很大的发展但是这六十多年来科学家均不放过任何继续研究电离层的机会甚至火箭发射试验及最近的太空梭飞行均设计有某些实验以期能更进一步了解电离层借超高速电脑的帮助透过假设的模型最后希望能够像气象般可以预测未来几天的电离层状况
无线电的发展史在很大程度上就是人们对各波段进行研究运用的历史首先被运用的是长波段因为长波在地表激起的感生电流小电波能量损失小而且能够绕过障碍物但长波的天线设备庞大昂贵通讯容量小这促使人们寻求新的通讯波段二十世纪20年代业余无线电爱好者发现短波能传播到很远的距离1931年出现了电离层理论电离层正象赫兹所说的镜子它最适于反射短波既经济又轻便它在电讯和广播中得到了普遍应用但是电离层受气象太阳活动及人类活动的影响使通信质量和可靠性下降此外短波段容量也满足不了日益增长的需要短波段为3MHz～30MHz按每个短波台占4KHz频带计算仅能容纳几千个电台每个国家只能分得很有限的电台数电视台8MHz就更挤不下了从二十世纪40年代开始世界上发展了微波已接近光频它沿直线传播而且能穿过电离层不被反射所以微波需经中继站或将它反射后传播到预定的远方二十三年四月一日日第25册刊出译文无线电报这是无线电报一词在的最早出现自此拉开了无线电报经由期刊传播的序幕早期的无线电报技术传播主要以综合类期刊为主多为介绍新鲜事物的文章随后才出现了介绍原理的科技类论文其中不乏最新的技术及发明的篇目随着无线电报技术的发展在期刊中传播的内容也有所变化出现了诸多法令性的文章从晚清后期期刊中传播的文章来看已自成体系为其今后专业期刊的出现以及学科建制的形成奠定了理论基础无线电的最早应用于中使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息无线电有着多种应用形式包括无线数据网各种以及等
以下是一些无线电技术的主要应用
通信* 声音广播的最早形式是航海无线电报它采用开关控制连续波的发射与否由此在接收机产生断续的声音信号即
* 调幅广播可以传播音乐和声音调幅广播采用幅度即话筒处接受的音量越大则电台发射的能量也越大这样的信号容易受到诸如闪电或其他的干扰
* 调频广播可以比调幅广播更高的传播音乐和声音对而言话筒处接受的音量越大对应发射信号的频率越高调频广播工作于甚高频段Very High FrequencyVHF频段越高其所拥有的频率带宽也越大因而可以容纳更多的电台同时波长越短的无线电波的传播也越接近于光波直线传播的特性
* 调频广播的边带可以用来传播数字信号如电台标识节目名称简介网址股市信息等在有些国家当被移动至一个新的地区后调频可以自动根据边带信息自动寻找原来的频道
* 航海和航空中使用的话音电台应用VHF调幅技术这使得飞机和船舶上可以使用轻型天线
* 政府消防警察和商业使用的电台通常在专用频段上应用窄带调频技术这些应用通常使用5KHz的带宽相对于调频广播或电视伴音的16KHz带宽保真度上不得不作出牺牲
* 民用或军用高频话音服务使用短波用于船舶飞机或孤立地点间的通讯大多数情况下都使用单边带技术这样相对于调幅技术可以节省一半的频带并更有效地利用发射功率
* 陆地中继无线电(Terrestial Trunked Radio, TETRA)是一种为军队警察急救等特殊部门设计的数字集群电话系统* 蜂窝电话或是当前最普遍应用的方式蜂窝电话覆盖区通常分为多个小区每个小区由一个覆盖理论上小区的形状为蜂窝状六边形这也是蜂窝电话名称的来源当前广泛使用的移动电话系统标准包括GSMCDMA和TDMA运营商已经开始提供下一代的3G移动通信服务其主导标准为UMTS和CDMA2000
* 存在两种形式INMARSAT 和铱星系统两种系统都提供全球覆盖服务 INMARSAT使用需要定向的铱星则是直接使用* 通常的模拟电视信号采用将图像调幅伴音调频并合成在同一信号中传播
* 数字电视采用图像压缩技术由此大约仅需模拟电视信号一半的带宽* 无线电紧急定位信标emergency position indicating radio beaconsEPIRBs紧急定位发射机或 个人定位信标是用来在紧急情况下对人员或测量通过卫星进行定位的小型无线电发射机它的作用是提供给救援人员目标的精确位置以便提供及时的救援* 卫星等通常采用Quadrature Amplitude ModulationQAMQAM同时利用信号的幅度和加载信息这样可以在同样的带宽上传递更大的数据量
* IEEE 是当前Wireless Local Area NetworkWLAN的标准它采用2GHz或5GHz频段为11 Mbps或54 Mbps
* Bluetooth是一种短距离无线通讯的技术* 利用主动及被动无线电装置可以辨识以及表明物体身份参见识别* 业余无线电是参与的无线电台通讯可以使用整个上很多开放的频带爱好者使用不同形式的编码方式和技术有些后来商用的技术比如调频上边带调幅数字分组无线电和卫星信号转发器都是由业余爱好者首先应用的无线电的基本思想是以一个通用标准模块化的硬件平台为依托通过软件编程来实现无线电台的各种功能从基于硬件面向用途的电台设计方法中解放出来功能的软件化实现势力要求减少功能单一灵活性差的硬件电路犹其是减少模拟环节把数字化处理A/D和D/A变换尽量靠近天线软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性通过软件更新改变硬件配置结构实现新的功能软件无线电采用标准的高性能的开放式以利于硬件模块的不断升级和扩展
开源软件无线电Gnuradio或开源软件定义无线电 是一个对学习构建和部署软件定义无线电系统的工具包发起于2001年Gnuradio 成为GNU 的正式项目之一慈善家John Gilmore 发起并捐助$320,000.00 (US) 给Eric Blossom 用来构建代码和维护
Gnuradio 是一个无线电信号处理方案它遵循GNU 的GPL 的条款分发它的目的是给普通的软件编制者提供探索的机会并激发他们聪明的利用电波的能力
正如所有软件定义无线电系统的定义 可重构性是其最重要的功能再也不需购买一大堆发射接收设备只要一台可以装载信号处理软件这里Gnuradio通用的设备它虽然只定义几个有限的无线电功能但是只要理解无线发射系统的机理算法你便可以任意的配置去接受它
Gnuradio 起源于美国的的SpectrumWare 项目小组开发的Pspectra 代码的分支2004年被完全重写所以今天的Gnuradio 已不包含原Pspectra 任何代码另外值得一提的是Pspectra 已被用作创立商业化的Vanu Software Radio.
Gnuradio 开发了通用软件无线电外设USRP)它是一个包含4个64 MS/s 的12位ADC4 个128 MS/s 的14 位的DAC以及其它支持线路包括高速的
接口该USRP能够处理的高达16 MHz宽一些发射器和接收器的插件子板可覆盖0至5.9GHz 频段它是Ettus研发的* 所有的都使用装备了精确时钟的卫星导航卫星播发其位置和定时信息接收机同时接受多颗导航卫星的信号接收机通过测量电波的传播时间得出它到各个卫星的距离然后计算得出其精确位置
* Loran系统也使用无线电波的传播时间进行定位不过其发射台都位于陆地上
* VOR系统通常用于飞行定位它使用两台发射机一台指向性发射机始终发射并象的射灯一样按照固定的速率旋转当指向型朝向北方时另一全向发射机会发射脉冲飞机可以接收两个VOR台的信号从而通过推算两个波束的交点确定其位置
* 无线电定向是的最早形式无线电定向使用可移动的来寻找电台的方向* 通过测量反射无线电波的延迟来推算目标的距离并通过反射波的极化和频率感应目标的表面类型
* 导航雷达使用超短波扫描目标区域一般扫描频率为每分钟两到四次通过反射波确定地形这种技术通常应用在商船和长距离商用飞机上
* 多用途雷达通常使用导航雷达的频段不过其所发射的脉冲经过调制和极化以便确定反射体的表面类型优良的多用途雷达可以辨别陆地车辆等等
* 搜索雷达运用短波脉冲扫描目标区域通常每分钟2－4次有些搜索雷达应用可以将移动物体同背景中区分开来
* 寻的雷达采用于搜索雷达类似的原理不过对较小的区域进行快速反复扫描通常可达每秒钟几次
* 与搜索雷达类似但使用圆极化波以及水滴易于反射的波长风廓线雷达利用多普勒效应测量风速多普勒雷达利用多普勒效应检测灾害性天气* 利用高功率的微波对食物加热注一种通常的误解认为微波炉使用的频率为的共振频率而实际上使用的频率大概是水分子共振频率的十分之一* 如飞速发展的军事通信技术
19世纪30年代以后随着科学技术的发展军事通信技术和手段产生了一系列根本性的革命1837年美国人发明了最早的电磁式电报机和点划组合的引发了军事通信发展史上的第一次技术革命1895年意大利人马可尼和俄国人成功地进行了无线电通信试验引发了军事通信发展史上的第二次技术革命两次世界大战之间无线电通信技术实现了三大突破1923年实现了1931年实现了微波通信1936年建立了超短波接力通信1957年率先发射第一颗之后军事通信便进入了卫星太空通信时代尤其伴随集成电路技术的一系列革命以及后来通信卫星和网络技术的崛起和空前发展使得人类实现了世纪大飞跃成为单兵作战武器平台的战斗力倍增器
定位现代战场的
20世纪曾在星球大战计划中开始建立如今地球上任何一点任何时刻都可以接收到来自的卫星信号且三维定位精度速度精度时间精度等空前提高直到今日新的定位系统在美军采取的多项军事行动中均发挥了重要作用通过GPS系统各指挥机构能时刻掌握前方部队执行任务的位置单兵可以凭借自身的信息平台在面临危险时可以迅速向求援部队报告自己的准确方位及时请求紧急空中支援空中待命的支援战机可以快速准确地提供高精度救援1995年完成了自己的太空定位工程计划从而使单兵作战能力有了显著提高据悉新近也投巨资启动了伽利略该计划将于2008年建成并投入使用
单兵武器作战平台的信息系统大都采用小型电脑和无线电子系统构成它使用微型的卫星接收机通过电脑提供士兵所在的具体位置同时可提供其他士兵所在位置使士兵之间可以互相配合作战使战场态势尽收眼底一目了然由于综合导向技术取得突破从而克服了全球定位系统易受障碍物阻挡和所造成的信号丢失1983年美国的执行STS-09任务SAREX小组Shuttle/SpaceAmateurRadioExperimentteam促成了W5LFL/欧文加利特OwenGarriott成为第一个在太空中业余无线电的宇航员欧文当时使用的是一台Motorola2米FM对讲机和一副安装在窗户上的天线这里是W5LFL在哥伦比亚号航天飞机上呼叫…在STS-09航天飞机任务中的业余时间与地球上的进行了上百个QSO开创了业余无线电联络在人类宇航中的历史从那以后各国的业余无线电小组其中以美国的SAREX的SAFEX俄罗斯的MIREX为核心的队伍不断地发展在美国的航天飞机俄罗斯的上的设备美国科学家日前宣布他们已研制出了一种能够对昆虫进行无线遥控的新技术
包括了大学的科学家们表示通过在一种名为独角仙的甲虫体内植入和无线电信号接收装置他们已能够对这种昆虫的翅膀和身体其他部分的运动情况进行据介绍研究人员总共在一只独角仙的大脑和肌肉组织中植入了六个微型电极此外他们还在甲虫身上设置了一台能够向这些电极传输无线电信号的模块由微型控制器和电池组成在此之前该大学的专家们曾通过直接的电流刺激实现了对昆虫行动的控制而通过无线电信号控制昆虫行为方式还是首次科学家们解释说之所以要选择独角仙作为改造对象是因为这种甲虫的力气在同体积的昆虫中相对较大最多可驮运3克重的物品
而安装在独角仙身上的所有设备的总重量只有大约1.3克并不会对其行动产生严重的阻碍今后科学家们还计划在其身上安装包括摄像机在内的特殊观测设备由于每只独角仙可以负担3克的重物因此它们除了控制设备外还可在携带1.7克重的传感器材
在谈到研制这种控制技术的目的时科学家们表示这是为了让这些甲虫替代人类可能要负担的一些危险工作
科学家们认为大规模生产这种可控制的甲虫将会使人类受益匪浅同时由于在独角仙体内设置电极并不需要太高的精度因此批量生产可控甲虫完全能够在短期内实现
据悉这项研究工作得到了美国五角大楼下属的国防先进技术研究局的资助这使得人们很容易联想到该项技术很可能会被应用于目的虽然科学家们并未否认这种可能性但他们同时也强调可控制的昆虫同样也可用于和平目的例如进入那些人类不易或无法进入的区域执行勘探活动等* 科学家提出了在太空中建立大型的太阳能电站将转化为微波送回地球
* 日新浪科技新浪科技讯6月8日消息据英国报道的们完成了一项实验他们使用两个相距2米的铜线圈成功地通过点亮了一个功率为60瓦的电灯泡* 无线电波可以产生微弱的静电力和磁力在微重力条件下这可以被用来固定物体的位置
* 宇航动力: 有方案提出可以使用高强度产生的压力作为星际探测器的动力* 是通过射电接收到的宇宙发射的无线电波信号可以研究天体的物理这门学科叫含有迅速振动的磁场振动的速度就是波的频率以(Hz)为单位1赫兹等于每秒振动一下一千赫(kHz)等于1000赫兹不同频率的波段用来发射各种不同的信息无线电按波长和分
长波波长&1000频率300KHz-30KHz
中波波长100M-1000M,频率300KHz-3000KHz
短波:波长100M-10M频率3MHz～30MHz
超短波波长1M-10M频率30MHz-300MHz,亦称甚高频VHF波米波
微波:波长1M-1MM,频率300MHz-300KMHz,
无线电按用途分民用商用军用
民用一般指我们听得无线广播一般没有这样高的波段
商用机场通讯运营商使用的无线电
军用军事用途软件无线电SoftwareRadio是无线电通信方面的一种新的变革它的核心技术是用宽频带无线接收机来代替原来的窄带接收机将宽带的模拟/数字和数字/模拟变换器尽可能地靠近天线而将电台的功能尽可能多地采用软件来实现
最初提出概念的是JeoMitola1992年5月在美国通信系统会议上首次提出了这种概念很快就在世界各国引起了注意特别是军方的注意这是因为现代军事通信对无线电通信系统的可靠性兼容性互通性灵活性以及抗毁性保密安全等都有更高的要求
美国军方与Hazeltine公司研制了一种名为Speakeasy易通话软件无线电台实现了美军通用的多频段多功能的无线电平台能兼容军队现有的各种电台能同时处理4种以上不同的调制波形这种电台可以称得上是一种带有天线的能进行话音和数据传输的掌上通信的业务包括和视频图像等因此被认为是未来发展的趋势
软件无线电的出现是无线电通信从模拟到数字从固定到移动后由硬件到软件的第三次变革被认为是继之后的第三代无线通信技术
从已经研制出来的软件来看其结构和功能具有良好的可扩展性是未来的发展方向
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