[发明专利]无人机测控链功率和速率联合控制方法

权利要求书

1.一种无人机测控链功率和速率联合控制方法，具有如下技术特征：功率和速率联合控制模块首先以开环控制机制，获取测控双方位置和姿态信息，计算通信距离和方位角、俯仰角，并结合装机天线方向图，计算得到下行链路的接收信号功率，进行快速粗调；然后以外闭环控制机制，估计上行链路的接收信号功率，判断机载终端的接收效果，再以内闭环控制机制，地面测控站估计下行链路的接收信号功率，下达反馈命令，进行精确微调；结合开环、外闭环和内闭环三种控制机制，将接收信号功率与判决门限比较，如果下行链路的接收信号功率很强，高于上门限，则首先提高通信速率，然后减小发射功率；反之，下行链路的接收信号功率很弱，低于下门限，则首先增大发射功率，然后降低通信速率；完成无人机测控链发射功率和通信速率的联合控制；功率和速率联合控制模块根据组网协议，将无人机测控链功率和速率联合控制的信息交互分为开环功率和速率联合控制、外闭环功率和速率联合控制、内闭环功率和速率联合控制3个步骤；在开环功率和速率联合控制的第一个通信周期中，功率和速率联合控制模块通过事先加载的地面测控站的经、纬、高位置信息，结合无人机自身的经、纬、高位置和姿态信息，计算得到通信距离R和地面测控站相对于无人机的方位角俯仰角θ_A；

功率和速率联合控制模块利用通信距离R、方位角俯仰角θ_A以及发射频率f_A，计算无人机到地面测控站的自由空间损耗L_A-B(R,f_A)，并结合装机后的测控天线方向图，查表得到无人机在地面测控站方向上的发射增益代入下行链路传播公式，计算得到无人机到达地面测控站的接收信号功率P_A-r，将P_A-r和上、下门限值P_u、P_d比较，进行开环机制下的功率和速率联合控制；

在外闭环功率和速率联合控制的第二个通信周期中，功率和速率联合控制模块在以通信距离R进行开环控制的基础上，首先进行地面测控站到达无人机的接收信号功率估计，得到地面测控站到无人机的上行链路传播公式

移项后得到天气损耗然后利用测控上行链路和下行链路的对称性，将L代入下行链路传播公式，抵消天气损耗L，得到

将P_A-r和上、下门限值P_u、P_d比较，进行外闭环下的功率和速率联合控制；在内闭环功率和速率联合控制的第三个通信周期中，地面测控站进行无人机到达地面测控站的接收信号功率估计，得到P_A-r并通过上行链路反馈给无人机，功率和速率联合控制模块将P_A-r和上、下门限值P_u、P_d比较，进行内闭环下的功率和速率联合控制；

其中，P_B-t为地面测控站发射功率，为地面测控站在无人机方向上的发射增益，L_B-A(R,f_B)为上行链路的自由空间损耗，L为天气损耗，为无人机在地面测控站方向上的接收增益。

2.如权利要求1所述的无人机测控链功率和速率联合控制方法，其特征在于：在开环控制机制中，功率和速率联合控制模块直接根据预先加载的地面测控站信息，计算得到下行链路的接收信号功率，对功率和速率进行调整。

3.如权利要求2所述的无人机测控链功率和速率联合控制方法，其特征在于：功率和速率联合控制模块根据预先加载的地面测控站信息，通过下行链路传播公式

计算得到无人机到达地面测控站的接收信号功率P_A-r，然后对功率和速率进行调整，其中，P_A-t为无人机测控链发射功率，为无人机在地面测控站方向上的发射增益，L_A-B(R,f_A)为下行链路的自由空间损耗，L为天气损耗，为地面测控站在无人机方向上的接收增益，和θ_A分别为地面测控站相对于无人机的方位角、俯仰角，和θ_B分别为无人机相对于地面测控站的方位角、俯仰角，A为无人机端，B为地面测控站端，t为发射，r为接收。