【摘 要】 隨著無人機(jī)平臺、載荷與數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了很多新的作戰(zhàn)模式和使用需求，無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈的技術(shù)體制和產(chǎn)品形態(tài)也在不斷迭代演進(jìn)。本文首先介紹了現(xiàn)有無人機(jī)測控鏈路的功能內(nèi)涵與產(chǎn)品形態(tài);然后分析了軍民用領(lǐng)域衍生出的各種新的使用需求、新技術(shù)與新體制;最后通過對各類新技術(shù)和新體制進(jìn)行功能裁剪與組合形成不同的產(chǎn)品形態(tài)，以滿足軍品、軍貿(mào)和高端民用行業(yè)用戶的具體使用需求。

【關(guān)鍵詞】 無人機(jī) 測控數(shù)據(jù)鏈 產(chǎn)品形態(tài)

1現(xiàn)有無人機(jī)測控鏈路產(chǎn)品的功能內(nèi)涵與產(chǎn)品形態(tài)

無人機(jī)測控鏈路用于完成對無人機(jī)的遙控、遙測、跟蹤定位和信息傳輸?shù)裙δ堋淖饔镁嚯x上可以分為視距和超視距鏈路;從傳輸速率上分為寬帶鏈和窄帶鏈;在傳輸方式上存在點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、中繼傳輸、多跳路由等方式。無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈的工作頻段涵蓋UHF、L、S、C、Ku等頻段，其中用于視距數(shù)據(jù)鏈的有UHF、L、C、Ku頻段，用于衛(wèi)星中繼鏈路的有UHF、C、S、Ku、Ka頻段。在雙工方式上普遍采用上下行異頻全雙工，也有一部分低速鏈路采用時分半雙工方式。上行遙控鏈路速率較低并普遍采用擴(kuò)頻、跳頻或擴(kuò)跳結(jié)合等抗干擾通信體制，抗干擾容限達(dá)到10dB以上。下行鏈路需要傳輸遙測及載荷數(shù)據(jù)，一般采用基于單載波頻域均衡和正交頻分復(fù)用等抗多徑傳輸通信體制。在信道編碼方面普遍采用卷積、RS和LDPC等編碼方式，提高了接收靈敏度和信息傳輸可靠性。單目標(biāo)無人機(jī)測控通信鏈路的傳輸距離范圍從10km到250km，下行速率范圍為256kbps～64Mbps。在一站多機(jī)產(chǎn)品形態(tài)上，一般采用TDMA/FDMA多址方式。目前國內(nèi)成熟的一站多機(jī)產(chǎn)品由于地面天線性能的限制，支持的用戶數(shù)目、通信速率和作用距離均有限，國外普遍采用衛(wèi)星中繼方式實現(xiàn)一站多機(jī)測控。

無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈的用戶群可分為軍品、軍貿(mào)和民品用戶。其中軍品和軍貿(mào)級產(chǎn)品定位為裝備，而民用級產(chǎn)品則定位為工業(yè)產(chǎn)品。不同用戶對測控鏈路的功能、技術(shù)體制和產(chǎn)品形態(tài)上的需求差異較大。軍用無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈作用距離較遠(yuǎn)，具備抗干擾、抗截獲和抗多徑能力。能夠傳輸種類繁多的飛行控制、任務(wù)控制、鏈路控制、載荷控制等遙控類指令，以及各類光電、圖像、通偵、電偵類載荷數(shù)據(jù)，對鏈路的可用度和安全性要求較高。地面設(shè)備一般安裝在方艙內(nèi)，并且一般配置不同頻段的主副鏈熱備份使用。民用無人機(jī)測控鏈路對上行遙控要求不高，大部分時間無人機(jī)依靠飛控實現(xiàn)自主飛行。上行鏈路一般采用成熟的移動通信類芯片進(jìn)行二次開發(fā)。下行鏈路一般采用OFDM體制的圖傳電臺。民用無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈的工作頻段一般采用公用頻段如900MHz、1800MHz、2.4GHz。作用距離一般不超過100km。地面天線一般不需要采用自動跟蹤，也不需要測距功能。地面設(shè)備形態(tài)一般為便攜式設(shè)備，便于運(yùn)輸與安裝。民用無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈主要優(yōu)勢在于性價比較高，鏈路的安全性和可靠性較低，抗電磁干擾能力較弱。飛行的安全性主要依靠飛控算法和導(dǎo)航設(shè)備實現(xiàn)。

2新形勢下無人機(jī)測控鏈路的使用需求與新型技術(shù)體制

隨著無人機(jī)在軍民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，作戰(zhàn)模式和針對無人機(jī)測控對抗樣式也在不斷演進(jìn)，無人機(jī)測控鏈路的功能外延不斷擴(kuò)大。由此產(chǎn)生了一些新的使用需求和技術(shù)體制：

1）構(gòu)建無人機(jī)測控信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無人機(jī)隨遇接入，提升信息傳輸?shù)撵`活性。傳統(tǒng)無人機(jī)測控鏈路依照“一站一機(jī)”和“一站多機(jī)”的方式實現(xiàn)對無人機(jī)的控制和數(shù)據(jù)傳輸。這種工作模式存在用戶數(shù)目少、通信距離受限、缺乏網(wǎng)絡(luò)化傳輸手段等缺點(diǎn)。在現(xiàn)代化信息戰(zhàn)場上，基于網(wǎng)絡(luò)化的信息傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)多個武器平臺的協(xié)同作戰(zhàn)，充分發(fā)揮最大的作戰(zhàn)效能。采用多目標(biāo)測控及自組織網(wǎng)技術(shù)對傳統(tǒng)的無人機(jī)測控通信鏈路進(jìn)行功能擴(kuò)展，實現(xiàn)控制站、無人機(jī)與武器平臺（有人機(jī)、無人機(jī)群、地面/艦船集群）三者間的網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸，提升無人機(jī)測控目標(biāo)數(shù)目、工作距離以及多武器平臺間信息傳輸?shù)撵`活性。在戰(zhàn)場監(jiān)視、信號情報偵察、通信中繼、電子對抗、軍事測繪、戰(zhàn)損評估、戰(zhàn)場壓制、空空或空地作戰(zhàn)等領(lǐng)域有廣泛的市場前景。

2）采用先進(jìn)的數(shù)字多波束形成技術(shù)，實現(xiàn)全空域多無人機(jī)群目標(biāo)測控。無人機(jī)集群攻防成為未來戰(zhàn)場體系對抗的一種重要作戰(zhàn)模式。傳統(tǒng)的拋物面天線無法實現(xiàn)多目標(biāo)動態(tài)跟蹤。目前在用的一站多機(jī)系統(tǒng)普遍采用一個測控站上安裝雙天線實現(xiàn)雙目標(biāo)測控。全空域多目標(biāo)無人機(jī)測控系統(tǒng)采用共形球面或柱面陣列天線和多波束形成技術(shù)，在全空域同時形成多個波束。每個波束指向一個測控目標(biāo)，實現(xiàn)同時快速多目標(biāo)測控。消除了傳統(tǒng)機(jī)械伺服系統(tǒng)無法實現(xiàn)多目標(biāo)同時跟蹤的缺點(diǎn)，能滿足單站多機(jī)同時測控任務(wù)的需求。能夠同時對全空域任意方向4～16個及以上數(shù)量無人機(jī)進(jìn)行跟蹤和測控。具備從不同口徑規(guī)模產(chǎn)品，支持陸基、車載、艦載等多種安裝形式。

3）提升無人機(jī)測控鏈路的射頻隱身性能，增加無人機(jī)測控鏈路的抗截獲和戰(zhàn)場生存能力。在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下，與有人機(jī)相比無人機(jī)面臨的敵方威脅程度高、電磁環(huán)境更加復(fù)雜（有人機(jī)距敵方威脅約200～400公里，無人機(jī)距敵方威脅約100～200公里）。因此無人機(jī)測控鏈路的抗截獲能力對無人機(jī)戰(zhàn)場生存能力有著至關(guān)重要的影響。現(xiàn)有的無人機(jī)測控鏈路具備一定的抗干擾能力，但是在信息速率、調(diào)制方式、擴(kuò)頻碼速率、擴(kuò)頻碼型、跳頻圖案、跳頻速率、輻射時間、輻射功率等通信要素上可選集合不多，并且不具備時變特性。由此導(dǎo)致很容易被敵方的無源探測系統(tǒng)進(jìn)行信號接收，分選、識別與分析。敵方無源探測系統(tǒng)作用距離很遠(yuǎn)，戰(zhàn)場環(huán)境下誰先發(fā)現(xiàn)誰就可以先發(fā)起攻擊。作為無人機(jī)與地面控制站之間的生命線，無人機(jī)測控鏈路的抗截獲能力對無人機(jī)戰(zhàn)場效能的發(fā)揮有至關(guān)重要的影響。因此需要在信號猝發(fā)輻射和功率控制基礎(chǔ)上繼續(xù)提高測控鏈路的波形復(fù)雜度。

4）建立無人機(jī)測控鏈路安全防護(hù)體系架構(gòu)，提升無人機(jī)測控鏈路抗入侵反控制能力。現(xiàn)有無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈主要圍繞實現(xiàn)具體的通信能力而進(jìn)行設(shè)計。通信與保密分離，只有簡單的數(shù)據(jù)加解密過程，缺乏系統(tǒng)級的安全性設(shè)計。如在信號同步頭格式、入網(wǎng)鑒權(quán)數(shù)據(jù)格式與流程、身份鑒權(quán)以及數(shù)據(jù)完整性保護(hù)方面存在安全漏洞。如果無人機(jī)測控鏈路相關(guān)的信號波形、通信協(xié)議、工作方式被敵方破譯掌握，那么同型號無人機(jī)測控鏈設(shè)備就無法在戰(zhàn)場環(huán)境下使用。因此急需采用通信安全保密一體化設(shè)計思路，建立無人機(jī)測控鏈路安全防護(hù)體系架構(gòu)，實現(xiàn)多層級入侵檢測、無線傳輸安全防護(hù)、協(xié)議安全防護(hù)、平臺安全防護(hù)、信息分級防護(hù)，具備抗侵入、反控制、抗信息欺騙與篡改和抗入網(wǎng)欺騙能力。

3新形勢下無人機(jī)測控鏈路產(chǎn)品形態(tài)分析

軍用級無人機(jī)測控通信鏈路產(chǎn)品形態(tài)未來需要采用相控陣天線實現(xiàn)全空域多目標(biāo)測控，同時具備測控通信組網(wǎng)一體化工作能力，在繼續(xù)提高波形抗干擾能力的基礎(chǔ)上不斷完善測控鏈路的射頻隱身和安全防護(hù)能力。在戰(zhàn)場、邊海防等廣域空間分布式地部署多個測控站與無人機(jī)構(gòu)建空地一體的通信基礎(chǔ)設(shè)施，除了具備大尺度范圍內(nèi)多目標(biāo)測控的能力，還能在不依靠衛(wèi)星通信資源的條件下完成廣域空間戰(zhàn)場偵察、目標(biāo)指示、情報偵收、監(jiān)視預(yù)警、通信中繼等功能。依托艦空/地空測控鏈路實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)化中繼傳輸和隨遇接入，最大效能地發(fā)揮無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)能力。

未來民用級無人機(jī)測控通信鏈路產(chǎn)品采用相控陣天線的成本太高，并且其抗干擾和抗截獲能力的需求并不像軍用無人機(jī)測控鏈路產(chǎn)品要求那么高，但是同樣有網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸與提高鏈路的抗入侵反控制能力的要求。隨著5G移動通信、人工智能和自組網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，在提高無人機(jī)智能化水平的條件下繼續(xù)提高鏈路傳輸速率和組網(wǎng)能力，降低通信時延，提高通信距離和產(chǎn)品性價比仍然是民用無人機(jī)測控鏈路追求的目標(biāo)。此外伴隨著低空領(lǐng)域的逐漸開放，提高民用無人機(jī)適航能力一個重要的保證措施就是無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈路的安全性。目前民用無人機(jī)測控鏈路在此方面比較薄弱，依然有很大的進(jìn)步空間。

4總結(jié)

本文討論了現(xiàn)有無人機(jī)測控鏈路產(chǎn)品的功能內(nèi)涵與產(chǎn)品形態(tài)，并分析了新形勢下無人機(jī)測控鏈路使用需求與新型技術(shù)體制，針對未來的軍民用無人機(jī)測控數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)品形態(tài)的演變提出了建議。秉承“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用”的理念，未來軍民用無人機(jī)測控鏈路產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)展既有融合又有各自獨(dú)特的特點(diǎn)，需要互相借鑒并取長補(bǔ)短。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉暢，無人機(jī)測控與信息傳輸技術(shù)發(fā)展綜述[M]，中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2017 NO.04（上）

[2] 萬剛，無人機(jī)測繪技術(shù)及應(yīng)用[B]，測繪出版社，2015，60

[3] 丁文銳，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)發(fā)展綜述[M]，電子技術(shù)應(yīng)用，2016年第42卷第10期，8

[4] 周祥生，無人機(jī)測控與信息傳輸技術(shù)發(fā)展綜述[M]，測控遙感與導(dǎo)航定位，2008年無線電工程，第38卷第一期，31

作者簡介：劉毅 ?1978- ? ?男 ?漢族 ?四川省安岳縣人 ?工程師 ?理學(xué)學(xué)士 中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所市場管理