趙暑輝 71352部隊

引言：無人駕駛飛機簡稱為無人機，它體積小、造價低，使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低，戰(zhàn)場生存能力有了突破性的提高，在最近的幾場局部戰(zhàn)爭中，無人機以其準確、高效和靈活的偵查、干擾、欺騙、搜索、校射等多種作戰(zhàn)能力，發(fā)揮著顯著的作用，對戰(zhàn)爭產(chǎn)生了深遠的影響。從美國軍隊的應用情況來看，在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場大量使用無人機來完成ISR（情報、監(jiān)視和偵查）任務。由于這類無人機的主要途徑是獲取高質(zhì)量的ISR數(shù)據(jù)，為了將偵查到的情報數(shù)據(jù)技術(shù)傳送到指揮官手中，因此，通信鏈路就成了ISR無人機新天地 關鍵環(huán)節(jié)。

1.無人機通信面臨的問題

隨著用頻裝備的不斷增加，世界各國軍隊都普遍面臨著頻譜資源日漸緊缺的局面。比如，美軍早在“沙漠風暴”行動中，在通信高峰期，國防部的衛(wèi)星智能提供75%的帶寬，其余帶寬依靠北約的系統(tǒng)和租用商業(yè)衛(wèi)星來解決。但目前僅僅美軍“全球鷹”無人機消耗的帶寬就是海灣戰(zhàn)爭中美軍總帶寬的五倍。據(jù)美軍估計，到2015年以后，“全球鷹”無人機將需要548Mbps的帶寬，“捕食者”需要44.7Mbps的帶寬。與此同時，美軍各軍中都計劃大量裝備M無人機，這將使目前已經(jīng)緊張的頻譜資源更加緊張。

在信息化戰(zhàn)爭條件下，各種軍事技術(shù)對抗愈演愈烈，而通信對抗也越來越廣泛地得到應用，由于無人機在執(zhí)行任務過程中，必然涉及到無線電通信，因此，無人機的通信也面臨這通信對抗的威脅。為了減小通信對抗對無人機通信的影響，這就要求改進無人機通信方式和通信技術(shù)。

2.無人機通信的關鍵技術(shù)

美軍2005-2030年無人機飛行其系統(tǒng)線路圖包含了對未來無人機通信技術(shù)的闡述，無人機通信系統(tǒng)的設計基本上是按照“給定頻帶和平臺所允許的尺寸，質(zhì)量和消耗電力，實現(xiàn)通信距離×數(shù)據(jù)速率最大化”。美軍無人機通信技術(shù)的主要內(nèi)容是關于帶寬、頻率及信息/數(shù)據(jù)流的靈活性、適應性以及基于認識的適應控制能力。而系統(tǒng)是以網(wǎng)絡為中心，所謂指揮控制、數(shù)據(jù)管理、流程控制的網(wǎng)絡服務于使用構(gòu)想一致，必須安裝在系統(tǒng)上。

2.1 數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

戰(zhàn)場信息主要采用數(shù)據(jù)鏈作為傳輸方式。數(shù)據(jù)鏈在傳感器、指控系統(tǒng)和武器平臺之間實時傳輸戰(zhàn)術(shù)信息，是滿足作戰(zhàn)信息交換需求的有效手段。數(shù)據(jù)鏈是現(xiàn)代信息技術(shù)以戰(zhàn)術(shù)理念相結(jié)合的產(chǎn)物，是為了適應機動條件下作戰(zhàn)單元共享戰(zhàn)場態(tài)勢和實時控制的需要，采取標準化的消息格式、高效的組網(wǎng)協(xié)議、保密抗干擾的數(shù)字信道而構(gòu)成的一種戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)。

飛機數(shù)據(jù)鏈的傳授速率和處理能力可以擴大未來無人機的能力。目前的情況是，機上數(shù)據(jù)中繼到地面，由地面設施對傳回的數(shù)據(jù)按需要進行處理。而隨著技術(shù)的發(fā)展，機載處理能力將超過數(shù)據(jù)鏈能力，無人機有可能將這些數(shù)據(jù)的處理結(jié)果中繼到地面以供地面做出決定。這樣無人機通信對于數(shù)據(jù)速率的要求，尤其是圖像采集等特定應用將會減少。

為了提高現(xiàn)有頻譜的利用效率，美軍無人機通信中采用了功率控制、數(shù)據(jù)壓縮、頻帶選擇技術(shù)。對于無人機通信，系統(tǒng)要盡可能少地發(fā)送數(shù)據(jù)量。比如，可以盡可能使用數(shù)據(jù)率與任務要求的通信量和匹配的調(diào)制解調(diào)器。同時，為了減少數(shù)據(jù)量，還可以使用高效的壓縮技術(shù)。例如，使用H.264壓縮和高性能FEC編碼，用3Mbps標準分辨率視頻。美軍在無人機路線圖中，著重闡述了通信擁堵問題及其解決方法，并明確指出數(shù)據(jù)壓縮至是解決帶寬不足的權(quán)宜之計，并認為光學數(shù)據(jù)鏈，也稱激光通信技術(shù)，所提供的數(shù)據(jù)速率比最好射頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率要高2~5個數(shù)量級。確保激光鏈路能夠被捕獲和維持的關鍵技術(shù)還有待進一步突破。與傳統(tǒng)的射頻數(shù)據(jù)鏈相比，光學數(shù)據(jù)鏈在帶寬、重量和抗干擾方面更具優(yōu)勢。光學數(shù)據(jù)鏈具有重量輕，對功率要求低的特點，使它非常適合應用于無人機通信，但目前技術(shù)還不十分成熟，離實際應用還有一定的差距。

2.2 網(wǎng)絡中心通信技術(shù)

從近幾次局部戰(zhàn)爭中對無人機的應用情況來看，已經(jīng)充分顯示出無人機作為戰(zhàn)場通信中繼的重要作用。然而僅將無人機作為戰(zhàn)場通信中繼還不能夠完全發(fā)揮其作戰(zhàn)潛能。隨著無人機小型化使單機成本的降低，以及單機處理與應變能力的提高，如果以機群為基礎的作戰(zhàn)單元內(nèi)單機間具有可替補性，那么作戰(zhàn)單元的可靠性將會大大提高；另外機群與指揮中心具有多條通信鏈路，也可以大大提高以機群為基礎單元的執(zhí)行任務能力。無人機平臺加入戰(zhàn)斗信息網(wǎng)絡，提供收發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡服務的技術(shù)包括多個領域。網(wǎng)絡化的通信能力，具有充足的容量、穩(wěn)定性和可靠性，豐富的連接性和提供通用性的能力。

（1）MANET網(wǎng)絡技術(shù)

移動自組網(wǎng)簡稱MANET網(wǎng)絡技術(shù), 是由具有無線通信能力移動節(jié)點組成的，具有任意和臨時性網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)自組織網(wǎng)絡系統(tǒng)。MANET的節(jié)點可以快速地移動，必須既可作為主機又可作為路由器。作為主機，終端需要運行各種面向用戶的應用程序；作為路由器，終端需要運行相應的路由協(xié)議，根據(jù)路由策略和路由表完成數(shù)據(jù)的分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護工作。在MANET網(wǎng)絡中，節(jié)點間的理由通常由多個網(wǎng)段（跳）組成，由于終端的無線傳輸范圍有限，兩個無法直接通信的終端節(jié)點往往要通過多個中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)通信。所以，MANET又被稱為多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡，無固定設施的網(wǎng)絡或?qū)Φ染W(wǎng)絡。在部分通信網(wǎng)絡遭到破壞后，這種分布式控制和無中心的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能維持剩余的通信能力，確保重要的通信指揮暢通，因而，具有很強的魯棒性和抗毀性。美軍全球鷹和捕食者無人機，其自身就具備支持MANET網(wǎng)絡的能力。對于MANET網(wǎng)絡技術(shù)中，最主要的技術(shù)難點就是路由協(xié)議，服務質(zhì)量和安全問題。

（2）自適應天線陣技術(shù)

無人機上行信道傳輸遙控信號，而遙測、定位和圖像信號合用下行信道傳輸。這種信息傳輸模式對信息傳輸?shù)膶崟r性、保密性和抗干擾性提出了更高的要求。在復雜電磁環(huán)境下，無人機通信鏈路可能會受到通信干擾的影響，而如果無人機信息傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力非常弱，就會導致無人機在偵查區(qū)域無法精確控制飛行航線，或者偵查到的情報信息不能實時可靠傳輸，這將大大降低無人機的作戰(zhàn)價值。

隨著無人機技術(shù)的發(fā)展和無人機在戰(zhàn)場的廣泛應用，無人機影響并改變著未來戰(zhàn)爭的形態(tài)。而無人機通信技術(shù)的發(fā)展，能夠為作戰(zhàn)部隊提供重要的ISR數(shù)據(jù)，增強部隊戰(zhàn)場態(tài)勢的感知能力，縮短了從傳感器到火力打擊之間的時間，從而提高了部隊的作戰(zhàn)效能?？梢灶A見，隨著高科技技術(shù)，特別是先進的通信技術(shù)在無人機方面的不斷運用，它的性能將會越來越先進，在未來的戰(zhàn)爭中的地位將會越來越重要。