無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)是整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，而傳輸信道則是無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。因此，研究無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的傳輸信道,不僅對(duì)信道的可用性分析、載波頻率的選擇和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃具有重要意義，而且對(duì)于傳輸技術(shù)的選擇和數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要作用。

1 無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸信道的特點(diǎn)
    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的傳輸信道屬于移動(dòng)的無(wú)線(xiàn)信道。首先，在無(wú)線(xiàn)信道中，電波會(huì)隨著傳播距離的增加而發(fā)生彌散損耗，并會(huì)因地形、建筑物的遮蔽而發(fā)生“陰影效應(yīng)”；同時(shí)，由于電波的反射、散射和繞射，信號(hào)會(huì)通過(guò)多條路徑到達(dá)接收端，這些多徑信號(hào)的到達(dá)時(shí)間、相位和幅度都不一樣，當(dāng)它們?cè)诮邮斩吮化B加時(shí)，同相疊加幅度增強(qiáng)，反相疊加幅度減弱，從而使接收信號(hào)的幅度在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生急劇變化，即產(chǎn)生多徑衰落。多徑衰落在時(shí)域上展寬了接收信號(hào)，稱(chēng)之為時(shí)延擴(kuò)展，進(jìn)而造成了碼間串?dāng)_；在頻域上則表現(xiàn)為頻率選擇性衰落，使信號(hào)嚴(yán)重失真。其次，由于無(wú)人機(jī)具有很高的飛行速度，因此會(huì)引起較大的多普勒頻移，造成多普勒擴(kuò)展（即頻率色散），使信道出現(xiàn)時(shí)間選擇性衰落。
    根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，無(wú)線(xiàn)信道的傳播模型一般可分為大尺度衰落模型和小尺度衰落模型兩種。大尺度衰落模型主要用于描述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間長(zhǎng)距離(幾百或幾千米)上的信號(hào)強(qiáng)度變化；小尺度衰落模型用于描述短距離(幾個(gè)波長(zhǎng))或短時(shí)間(秒級(jí))內(nèi)接收信號(hào)強(qiáng)度的快速變化。在同一個(gè)無(wú)線(xiàn)信道中，既存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落，因此，實(shí)際的無(wú)線(xiàn)信道衰落因子可表示為：

    在無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的研究中，選擇傳輸技術(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)字接收機(jī)的重要依據(jù)是小尺度衰落模型的建立，因此，本文將主要研究小尺度衰落的信道模型。
2 無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸信道模型的建立
    1963年，Bello介紹了一種小尺度衰落信道模型[2]，即廣義平穩(wěn)不相關(guān)散射WSSUS(Wide-Sense Stationary Uncorrelated Scattering)模型，該模型由散射函數(shù)Ps(?子,fD)完全確定，在假設(shè)多普勒功率譜與延遲功率譜相互獨(dú)立的條件下，有Ps(?子, fD)=Ps(?子)Ps(fD)。在該模型中，可以定義不同的多普勒功率譜和延遲功率譜，并認(rèn)為以不同時(shí)延到達(dá)接收天線(xiàn)的信號(hào)是不相關(guān)的。如果信道中只存在大量的反射路徑而不存在直射路徑，則稱(chēng)此時(shí)的小尺度衰落為瑞利衰落，接收信號(hào)的包絡(luò)服從瑞利分布；如果還存在直射路徑，則接收信號(hào)的包絡(luò)服從萊斯分布。
    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)中的地面測(cè)控站都使用高增益的定向測(cè)控天線(xiàn)，因此在接收信號(hào)中必然存在一定強(qiáng)度的直射分量。當(dāng)天線(xiàn)仰角較低時(shí)，還會(huì)存在較強(qiáng)的地面反射波[3]。由于地形、地貌和大氣等，以及機(jī)翼和機(jī)體的影響，存在由不同路徑傳播的多徑分量，這里統(tǒng)稱(chēng)為散射分量。因此，一般情況下，無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸信道可視為以上幾種成分的疊加(在實(shí)際應(yīng)用中可酌情取舍)，其信道模型的沖激響應(yīng)h(?子,t)表示為：

2.2 萊斯信道模型
　當(dāng)無(wú)人機(jī)在山區(qū)等地形復(fù)雜的上空飛行，且其測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的工作頻段較低（如L波段）時(shí)，應(yīng)考慮多徑衰落的影響。此時(shí)，若無(wú)人機(jī)距離地面測(cè)控站不遠(yuǎn)，有較強(qiáng)的直射分量，而天線(xiàn)的仰角不是很低，可忽略地面反射波的影響，從而可視信道為平坦萊斯衰落信道，其小尺度信道模型的沖激響應(yīng)h(?子,t)表示為：



   由圖4可見(jiàn)，高斯信道下的誤碼率性能最好，其次是萊斯信道， 最后是二徑的萊斯＋地面波信道。不過(guò)由于系統(tǒng)采用了有效的同步、信道編碼和信道估計(jì)技術(shù)等，誤碼率指標(biāo)均可滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。
    本文從傳輸信道的角度為無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)中傳輸技術(shù)的選擇和接收機(jī)的設(shè)計(jì)提供了必不可少的驗(yàn)證手段。針對(duì)無(wú)人機(jī)飛行中不同的狀態(tài)和環(huán)境條件，文中分析了無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)中傳輸信道的不同特性，建立了不同的信道模型，并給出了相應(yīng)的信道沖激響應(yīng)表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)可用于無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)技術(shù)研究的信道仿真器，該仿真器通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)，完成對(duì)無(wú)人機(jī)飛行中所處不同通信信道的仿真。
    隨著無(wú)人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，其測(cè)控與信息傳輸信道的特點(diǎn)也會(huì)發(fā)生不斷的變化，因此就需要對(duì)信道模型和仿真器進(jìn)行相應(yīng)的修改和補(bǔ)充，以便為系統(tǒng)傳輸技術(shù)的研究提供可靠的驗(yàn)證。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊大成. 移動(dòng)傳播環(huán)境：理論基礎(chǔ)、分析方法和建模技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[2] (美)RAPPAPORT T S.無(wú)線(xiàn)通信原理與應(yīng)用(第二版)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[3] 金石. 無(wú)人機(jī)通信信道的統(tǒng)計(jì)模型[J].航空學(xué)報(bào)，2004,25(1)：62-65.
[4] HAAS E.  Aeronautical channel modeling[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2002,51(2):254-264.