● 摘要
本课题来源于某国防重点项目，项目通过无人驾驶直升机完成电子技术侦察和通信转发。目前这样的无人直升机系统处于国内首创，国际前列地位。本课题主要是从系统角度研究组成该无人驾驶直升机新型地面测控站的关键技术，新型地面测控站具有架构统一、模块化程度高、测控和信号处理一体化、功能可重构、性能可升级、系统高可靠等优良性能。 首先，论文描述了世界无人机的发展概况及发展方向，介绍了当前世界无人机地面测控站的主流架构和组成。介绍了本课题所涉及无人驾驶直升机现有地面测控站的组成，分析了其优缺点。为了克服现有地面测控站的缺点，基于软件无线电的思想，提出了一体化、可重构的新型无人驾驶直升机地面测控站方案。介绍了新型无人驾驶直升机地面测控站所涉及的各项关键技术，从工程的角度提出了模块化的解决方案，分别详细分析描述了模拟前端模块、预/后处理模块、信号处理模块和系统管理模块的实现方案和技术指标。 其次，论文对新型无人驾驶直升机地面测控站的核心组成部分——通信子系统提出了通信系统软件化的思想，为整个测控站功能的可重构提供了必要条件。详细的分析和设计了软件扩频收发射机的各个细节，并用软件仿真实现了其中主要的功能部分。有意在接收过程中引入噪声，采用极大似然估计对噪声进行估计，结合自适应门限技术提出了一种适合软件实现的PN码快速捕获方案——部分相关多次驻留（PCMD），对PCMD算法进行了理论分析和仿真，分析和仿真的结果均表明该捕获方案相对普通捕获方案性能有明显提高，非常适合软件扩频接收机使用。 再次，论文介绍了三种软件无线电系统常用的配置方法，详细描述了具有代表意义美国休斯公司的ETS卫星电话的配置加载方式，为以后测控站通过空中链路动态重构提供了重要参考。从实现角度详细分析、描述了无人驾驶直升机一体化、可重构测控站各个模块重构的方法和流程，实现了整个测控站功能的动态可重构。 随后，论文结合无人驾驶直升机一体化、可重构测控站的各个模块的硬件设计，分析了现代高速电路设计的特点和常见问题，主要体现为信号完整性问题和时序问题。对信号完整性问题提出几种简单实用的解决方案。对设计中经常出现的源同步时钟系统，用公式准确的描述了时序设计必须满足的条件。在基于对高速对称负载设计详细分析的基础上，提出了两种解决高速非对称负载设计的方法：匹配电容法和等效电容法，结合电路仿真技术，在测控站的硬件实施中取得了良好的效果。 最后，论文根据多年的工程设计实践经验，对比了软硬件设计的特点和差别，分别给出了软硬件故障率曲线，分析了硬件设计容易出现的一些问题，将软件工程的一些概念和观点引入到硬件设计和系统设计中，提出了防御性设计的概念，给出了防御性设计的模型，并详细的阐述了防御性的实现方法。最后围绕防御性目标的实现对规范化设计的方法进行了提炼和总结。