无人机挂载信道测量系统
随着 5G/6G 与无人机技术的快速发展，空地通信成为新一代网络的重要组成部分。无人机作为空中移动平台，其通信性能受多径效应、多普勒频移等复杂信道特性影响显著，但传统信道建模难以反映不同高度、速度和环境下的真实特性。同时，传统测量设备体积大、成本高，无法适配无人机机动性需求。
软件无线电（SDR）技术为解决这些问题提供了新思路。其中，通用软件无线电外设（USRP）凭借其可编程性、灵活性和轻量化特点，特别适合构建无人机载信道测量系统。通过将USRP集成到无人机平台，可以实现低成本、高灵活性的三维空间信道测量，为建立精确的空地信道模型提供可靠数据支持。这种创新方法不仅克服了传统测量系统的局限性，还能适应各种复杂环境下的实时测量需求，为空地通信系统的优化设计奠定重要基础，对推动未来智能通信网络发展具有重要意义。
系统描述
本文基于软件无线电平台构建了空地一体化信道测量系统，主要由USRP及各类外接设备所组成。利用两台USRP作为系统的核心，构成信道探测序列的发射机和接收机。
其中：空中发射平台采用SDR-LW 2974一体机实时发送可配置的ZC（Zadoff-Chu）序列探测信号（支持5/10/20MHz带宽动态切换），通过无线信道传输后，由地面接收站的USRP-LW X310（搭载TwinRX子板实现多通道同步接收）完成信号的实时采集、处理及存储。
发射端和接收端都配备了恒温晶体振荡器OCXO和外接GPS天线，可以获得时间和位置信息，当USRP设备搜索到GPS卫星并锁定时，发射端和接收端之间的频差在极低水平， 从而降低了获得的信道冲激响应的载波频率偏移（Carrier Frequency Offset，CFO）和时间偏移（Tming Offset，TO）的影响，而确保测量数据的准确性和一致性。
规格参数
(1)发射端
固定的ZC恒包络序列，带宽5M、10M、20M，采样率：5MHz、10M、20MHz
(2)接收端
带宽：5M、10M、20M
采样率：4倍过采样，与带宽对应为20M、40M、80M
频率：45M、250M、600M、1.1G、5.5G
采集时长：20min
(3)采集模式MIMO、SISO配置
1*1，1*2，1*4，2*1，2*2，2*4切换（通道可设置）。2天线发送时，发送天线端口#1与发送天线端口#2传输不同的序列（相互正交），便于在接收端分离信道。
(4)流盘存储机制
1s-5s周期更新监测窗口，根据频谱判断是否正确接收信号，决定开始流盘。以下两种方案均实现。
方案一：自动触发式：计算采样点功率的滑动平均（10000点），预设门限T，当连续10/50个平均值均超过门限T则认为收到有效信号，开始流盘，并以指示灯表示开始。同时记录流盘的第一个样点的时间戳，手动按钮控制结束，记录最后一个样点的时间戳（即记录开始和结束时间）。
方案二：人为触发式：每1s-5s探测一个通道的频谱，GUI显示，人为观察决定是否流盘（手动按钮控制开始和结束）。记录第一个流盘样点的时间戳，最后结束时记录最后一个流盘样点的时间戳（即记录开始和结束时间）
(5)实时显示和记录GPS信息，显示GPS有无失锁
经纬度、高程等信息
(6)输出数据格式
直接输出float32
实物搭建
软件界面
硬件型号
（1）空中发射平台
SDR-LW系列是珞光电子推出的高性能SDR独立设备，由板载处理器、FPGA和射频前端组成。通过Intel X86处理器与FPGA协同工作，增加了软件无线电设备的灵活性。一体机的设计框架使其可以快速地搭建实验环境。
（2）地面接收站
USRP-LW X310
USRP-LW X310是一款性能卓越，定位于高端的，服务于下一代软件无线电设计和开发的软件无线电设备。支持PCIE接口，以及1 Gbps和10 Gbps Ethernet接口，为USRP与通用处理器（GPP）之间提供了高速接口。
TwinRx-LW子板
TwinRx-LW子板是针对USRP-LW X310系列设计的一款高性能双接收通道子板，它采用超外差接收机的方式，提供了宽的动态范围和准确的相位同步功能，射频性能达到了高端专业接收机才有的性能，特别适合频谱监测以及测向等应用。2张TwinRx-LW子板，组成可以4路同时接收的系统，从而支持系统1×1至2×4的MIMO/SISO模式灵活切换。
典型应用场景
无人机挂载信道测量系统可用于 5G/6G 网络规划、应急通信评估、车空协同设计及航空航天通信优化等场景。