王雙宇，肜鑫，陳明

1.國防科技大學(xué)

2.南部戰(zhàn)區(qū)

3.駐香港部隊(duì)

本文介紹無人機(jī)通信系統(tǒng)的組成和功能，分析一種可預(yù)測無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路遭受戰(zhàn)場輻射源干擾的方法，并論述這種預(yù)測方法的三級(jí)過程，為構(gòu)建無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的電磁干擾區(qū)域與無人機(jī)距離、方位間的關(guān)系模型奠定基礎(chǔ)。

我軍高度重視無人機(jī)的發(fā)展，各種新型無人機(jī)相繼研制成功并列裝部隊(duì)。無人機(jī)憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)的性能，已廣泛應(yīng)用于各種軍事行動(dòng)。然而，在未來信息化作戰(zhàn)條件下，戰(zhàn)場電磁環(huán)境日益復(fù)雜，來自敵方、我方、軍用、民用、人為、自然環(huán)境、空中、地面的戰(zhàn)場輻射源的種類和數(shù)量越來越多，密度越來越大，可能對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生電磁干擾，無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)過程中面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。如果部隊(duì)事先預(yù)測和分析戰(zhàn)場輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生的干擾，在執(zhí)行任務(wù)前對(duì)無人機(jī)航線進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，便能減少或避免戰(zhàn)場輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的干擾，大大提高無人機(jī)的任務(wù)成功率。因此，開展復(fù)雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境下輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的干擾預(yù)測研究具有重要而現(xiàn)實(shí)的意義。

無人機(jī)通信系統(tǒng)的組成和功能

無人機(jī)通信系統(tǒng)由機(jī)載通信設(shè)備和地面控制站組成，機(jī)載通信設(shè)備的數(shù)據(jù)鏈路包括遙控鏈路和遙測鏈路,如圖1所示。

圖1 無人機(jī)通信系統(tǒng)組成示意圖。

數(shù)據(jù)鏈路是無人機(jī)與地面控制站保持通信聯(lián)系的通道，無人機(jī)只有通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸信息和接收控制指令，才能順利完成任務(wù)。而數(shù)據(jù)鏈路尤其是遙控鏈路一旦受到輻射源干擾，無人機(jī)將失去控制，非但不能完成預(yù)定任務(wù)，甚至?xí)o無人機(jī)帶來災(zāi)難性后果。

無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路干擾預(yù)測的方法

戰(zhàn)場輻射源會(huì)對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生干擾，對(duì)這種干擾進(jìn)行預(yù)測，不僅須要確定輻射源的位置信息，還要確定輻射源發(fā)射信號(hào)的特征信息。因此，敵方輻射源對(duì)我方無人機(jī)進(jìn)行干擾的預(yù)測分析要依賴情報(bào)部門的情報(bào)，而敵方輻射源的位置、電磁特征等信息可由友鄰部隊(duì)直接提供。所以，本文主要探討我方戰(zhàn)場輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生電磁干擾的預(yù)測方法。本文使用的預(yù)測方法適用于任何輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生的干擾。

研究內(nèi)容

無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路電磁干擾預(yù)測的最終目的是，在電磁干擾安全裕度內(nèi)，確定無人機(jī)與戰(zhàn)場輻射源之間的距離與方位，為無人機(jī)作戰(zhàn)的航線規(guī)劃提供依據(jù)。由電磁干擾的基本理論可知，無論是復(fù)雜或簡單系統(tǒng)，電磁干擾與兼容涉及接收機(jī)、傳輸通道、干擾源三個(gè)要素。在本文研究中，輻射源作為干擾源，無人機(jī)作為被干擾設(shè)備，兩者形成一個(gè)發(fā)射響應(yīng)對(duì)。當(dāng)無人機(jī)與戰(zhàn)場輻射源在同一個(gè)有限空間工作時(shí)，本文須要確定無人機(jī)是否遭受輻射源的電磁干擾，并分析無人機(jī)與戰(zhàn)場輻射源之間的距離、方位與這種干擾存在何種關(guān)系。

干擾預(yù)測方程

A系統(tǒng)地面遙控發(fā)射機(jī)A1發(fā)射的干擾功率通過傳輸函數(shù)和天線函數(shù)在接收機(jī)處產(chǎn)生有效功率，本文再將該有效功率與接收機(jī)的敏感度門限進(jìn)行比較，可以預(yù)測B系統(tǒng)機(jī)載遙控接收機(jī)B2的電磁干擾。當(dāng)有效功率小于B2遙控接收機(jī)的敏感度門限時(shí)，則電磁兼容獲得保證。相反，如果有效功率大于敏感度門限，電磁干擾就會(huì)發(fā)生。這種預(yù)測方法適用于各種類型的干擾，可用公式表述為：

式（1）稱為干擾預(yù)測方程，如果IM為正，輻射源可能對(duì)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生干擾，如果為負(fù)，輻射源幾乎不會(huì)產(chǎn)生干擾。

圖2 輻射源對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路產(chǎn)生干擾的效果圖。

在發(fā)射響應(yīng)對(duì)中，發(fā)射機(jī)除了產(chǎn)生有效功率并發(fā)射頻率外（基波發(fā)射的頻率），還產(chǎn)生無用功率并發(fā)射頻率（雜波發(fā)射的頻率）。根據(jù)電磁干擾預(yù)測的內(nèi)容，接收機(jī)可以看作是一種能接受發(fā)射機(jī)所有信號(hào)的設(shè)備，即對(duì)各種調(diào)制和頻率特性的無用信號(hào)均產(chǎn)生響應(yīng)。因此，干擾預(yù)測方程須要考慮如下四類干擾余量。

1.基波干擾余量FIM：發(fā)射機(jī)基波發(fā)射和接收機(jī)基波響應(yīng)。

2.發(fā)射機(jī)干擾余量TIM：發(fā)射機(jī)基波發(fā)射和接收機(jī)雜波響應(yīng)。

3.接收機(jī)干擾余量RIM：發(fā)射機(jī)雜波發(fā)射和接收機(jī)基波響應(yīng)。

4.雜波干擾余量SIM：發(fā)射機(jī)雜波發(fā)射和接收機(jī)雜波響應(yīng)。

干擾余量的計(jì)算與判別服從干擾預(yù)測方程。

干擾預(yù)測過程

干擾預(yù)測方程可體現(xiàn)四類干擾余量。第一級(jí)預(yù)測過程僅考察發(fā)射響應(yīng)對(duì)中的有關(guān)頻率區(qū)間，以縮小預(yù)測分析的范圍。該級(jí)預(yù)測以頻率關(guān)系為對(duì)象，以最快的速度篩除明顯不產(chǎn)生干擾的余量，保留可能產(chǎn)生干擾的余量。

第二級(jí)預(yù)測過程對(duì)保留下來的干擾余量進(jìn)行進(jìn)一步分析，將圍繞發(fā)射響應(yīng)對(duì)的干擾電平進(jìn)行預(yù)測計(jì)算。為保證電磁干擾的安全裕度，本文建立發(fā)射機(jī)模型、接收機(jī)模型、天線模型、傳輸模型的同時(shí)，較粗略地考慮各要素間頻率、時(shí)間、距離和方位的影響。

從第一級(jí)、第二級(jí)預(yù)測的性質(zhì)看，兩級(jí)預(yù)測方法可稱為快篩選與粗篩選，采用每個(gè)輸入函數(shù)的簡單、合理、保守的近似式，將大量微不足道的干擾與強(qiáng)干擾進(jìn)行分離，不再對(duì)前者進(jìn)行后面各級(jí)的預(yù)測。這種分級(jí)預(yù)測方法不僅縮小了問題的范圍，同時(shí)也符合多目標(biāo)無人機(jī)在同一空域飛行的冗余要求。

當(dāng)己方須要更為精確的電磁干擾預(yù)測結(jié)果時(shí)，可對(duì)粗篩選（第二級(jí)預(yù)測）結(jié)果中的干擾余量進(jìn)行修正，這一過程稱為細(xì)篩選。修正的方法是，在粗篩選所確定的發(fā)射機(jī)模型、接收機(jī)模型基礎(chǔ)上，建立依賴于頻率、方位、距離及時(shí)間的天線模型和傳輸模型，計(jì)算出最終的干擾余量，并對(duì)最終干擾余量進(jìn)行分析判定，獲得無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路電磁干擾與多目標(biāo)無人機(jī)距離、方位之間關(guān)系的結(jié)論。

總結(jié)

在復(fù)雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境下，多目標(biāo)無人機(jī)作戰(zhàn)運(yùn)用必須考慮無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的電磁干擾問題。有關(guān)數(shù)據(jù)鏈路電磁干擾預(yù)測的方法研究體現(xiàn)了戰(zhàn)場無線電頻譜管理的重要性。在未來信息化戰(zhàn)場上，電磁信號(hào)異常密集，如果我方缺乏頻譜資源的合理利用，軍事系統(tǒng)的協(xié)諧能力將會(huì)受到嚴(yán)重制約，即使是具有先進(jìn)抗干擾體制和技術(shù)的電子信息系統(tǒng)也難以發(fā)揮效能。因此，在加強(qiáng)電磁干擾預(yù)測的基礎(chǔ)上，我軍還應(yīng)充分重視戰(zhàn)場的頻譜管理，避免陷入自我干擾的被動(dòng)局面。