分布式地空无线监测接收系统关键性技术研究
摘要
地空无线监测接收系统工作内容是通过监测站对空中飞行器与地面导航基站之间
的通信数据链路进行监测接收。随着地空通信系统的不断发展，军方对外场中无人器的
监测信号的截获概率、准确度均提出了更高的要求。现有干扰抑制算法大多数通过提出
新的通信体制或修改通信协议等方式实现。本文在不改变现有通信体制与通信协议的基
础上，设计了一套地空无线监测接收系统，重点对监测站布局、天线选择、信道估计以
及多站信号线下处理等关键技术进行了研究与仿真，具体的研究内容及研究成果如下：
完成了分布式地空无线监测接收系统中，各监测站的位置布局及天线选择，为主监
测站与辅助监测站分别选择了符合其任务需求的天线，最终选择了主监测站为平面螺旋
天线，两辅助监测站均为微带天线的组合。通过模拟外场中无人机飞行轨迹，根据两种
天线的3dB波束宽度完成了监测站坐标位置的选择。最后，通过生成各监测站的天线
波束与无人机飞行轨迹的三维立体图，验证了本文提出的监测站布局方式及天线种类选
择的可靠性，实现了对无人机飞行轨迹的全覆盖。
针对多径效应引起的地空通信系统通信质量下降的问题，对本文搭建的监测系统所
处环境与信道特点进行了分析，搭建了三径信道模型。针对多径干扰问题，分别仿真模
拟最小二乘(LeastSquare,LS)算法与最小均方(LeastMeanSquare,LMS)算法，并通过蒙
特卡洛实验，计算了在5-15dB信噪比下，两种算法对通信质量的改善情况。其中，LMS
算法对误码率降低的效果要优于LS算法。借鉴了LMS算法中自适应调节滤波器系数
的思想，将自适应门限算法与LMS自适应滤波算法相结合，进一步提升监测接收系统
的系统性能。
针对单监测站场景下，无人机飞行过程中存在的监测数据可能丢失、被干扰影响等
现象，提出一种基于帧头信息匹配的三站指令关联方案。首先，在指令分离模块中，通
过帧头搜索法对每个监测站接收到的指令进行分离，再将三角法与互相关函数法相结合，
筛选出满足到站时间关系差的所有指令，对筛选出的指令信号与原信号的互相关系数进
行遍历计算，最终完成指令的精准匹配。上述工作完成后，将匹配到的信号进行时间对
准与数据关联、判决，并将出现错误的码元及其到达时间标注保存。最终，通过与单站
监测的效果对比，验证了本文提出的分布式监测法与指令信号线下处理方案的可行性。
关键词：无线数据链监测；分布式；信道估计；时间对准；信号匹配
分布式地空无线监测接收系统关键性技术研究
ABSTRACT
Theworkcontentofthegroundairwirelessmonitoringandreceivingsystemistomonitor
andreceivethecommunicationdatalinkbetweentheaerialvehicleandthegroundnavigation
basestationthroughthemonitoringstation.Withthecontinuousdevelopmentofgroundtoair
communicationsystems,themilitaryhasputforwardhigherrequirementsfortheinterception
probabilityandaccuracyofmonitoringsignalsfromunmannedaerialvehiclesinthefield.Most
existinginterferencesuppressionalgorithmsareimplementedbyproposingnew
communicationsystemsormodifyingcommunicationprotocols.Onthebasisofnotchanging
theexistingcommunicationsystemandprotocol