無人機測控與信息傳輸技術(shù)發(fā)展綜述

劉暢

摘 要：無人機測控與信息傳輸技術(shù)也稱作無人機測控技術(shù)，主要是指對無人機開展控制、遙感、定位和相關(guān)信息技術(shù)的傳輸。無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)鏈和地面控制共同構(gòu)成，它的使用功能和運用規(guī)模完全可以決定無人機系統(tǒng)的各方面性能和規(guī)模。本文主要介紹了無人機技術(shù)領(lǐng)域的基本概念，詳細闡述了它的技術(shù)指標(biāo)，明確了現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

關(guān)鍵詞：無人機；測控；傳輸技術(shù)；綜述

中圖分類號：V279 文獻標(biāo)識碼：A

無人機測控與信息傳輸技術(shù)就是指對無人機開展的技術(shù)控制工作。無人機測控系統(tǒng)是組成全部無人機系統(tǒng)的主要組成部分之一。無人機的檢測系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)鏈和控制系統(tǒng)組成。其中數(shù)據(jù)鏈主要包括裝在機上的機載數(shù)據(jù)裝置和安裝在地面上面的數(shù)據(jù)終端裝置。數(shù)據(jù)鏈的重要技術(shù)參數(shù)是依據(jù)作用的距離和傳輸速率以及抗干擾作用。無人機的數(shù)據(jù)鏈具有上下行傳輸能力不對稱的特征，由于無人機的數(shù)據(jù)鏈在使用的過程中處于比較惡劣的環(huán)境狀態(tài)，這也要求數(shù)據(jù)鏈應(yīng)該具有較好的兼容性、截獲的概率高的可靠性和比較強大的抗干擾能力，這樣才能具備在應(yīng)戰(zhàn)的條件下?lián)碛休^好的工作狀態(tài)。

1.無人機傳輸技術(shù)的關(guān)鍵

1.1 一體化綜合信息技術(shù)

在以前無人機的數(shù)據(jù)鏈通常都是采用立體制技術(shù)，這樣就會使遙控、音視頻的傳輸和定位功能都能用相對比較獨立的信道，這樣的設(shè)備相對比較復(fù)雜。同時，在技術(shù)條件方面的考慮，也是為了增加機器設(shè)備系統(tǒng)的操作更加簡單，在幾十多年前，就使用了大量先進的載波綜合體制裝置，同時也可以根據(jù)相關(guān)的實際技術(shù)需要和未來不同程度的通信綜合狀況，已經(jīng)構(gòu)成了不同形式的無人機綜合數(shù)據(jù)鏈。無人機數(shù)據(jù)鏈通常使用的是信道綜合體制，最常用的就是俗稱的“三合一”綜合信道結(jié)構(gòu)，就是指通過運用跟蹤定位和遙測等技術(shù)手段統(tǒng)一利用載波的體制結(jié)構(gòu)，也就是使用遙測的信號技術(shù)開展跟蹤測試，通過利用遙控與遙測進行測距工作，可以使用另外一種單獨的下行信道開展視頻信息的傳輸工作。另外一種就是常說的“四合一”綜合信道體制，就是指能夠跟蹤定位、遙控和相關(guān)信息統(tǒng)一傳輸?shù)捷d波體制結(jié)構(gòu)中，也就是視頻資料的傳輸要與遙測共同使用一個信道，再利用視頻與遙測信號開展跟蹤測角工作，就可以使用遙控與遙測開展測距工作。視頻與遙測的通用方式一共有兩種，分別為模擬音頻信號和遙測數(shù)據(jù)副載波頻分傳輸和數(shù)字視頻與遙測復(fù)合傳輸。通過采用這種綜合信道方式，可以徹底解決直接接收的問題，通過寬帶的有效信號就可以發(fā)出相應(yīng)的高精度追蹤信號。這樣就完全能夠把“四合一”的體制結(jié)構(gòu)的有效程度發(fā)揮到最高的限度，也會在現(xiàn)代無人機的數(shù)據(jù)鏈中得到廣泛應(yīng)用，但是，相比較來說，“三合一”的體制將會受到一定的限制和差別，效果不夠明顯。

1.2 無人機的編碼技術(shù)

無人機的主要任務(wù)就是將傳感器的視頻資料信息進行傳輸，這也是無人機測控裝置的主要功能，也可以說這就是反映無人機數(shù)據(jù)鏈規(guī)模程度的主要指標(biāo)。圖像信號的主要任務(wù)就是將傳感器視頻信息表現(xiàn)出來，將視頻的圖像信號通過技術(shù)手段進行有效的數(shù)字壓縮編碼，能夠使傳輸帶寬盡量地減少，這樣做能夠有利于該系統(tǒng)的加密和采取抗干擾手段。同時，也要根據(jù)無人機的各種使用特征，重點研究易于存儲而且具有較強實時功能的、具有恢復(fù)圖像質(zhì)量很好的高倍數(shù)字視頻壓縮技術(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)的抗干擾性

無人機測控系統(tǒng)的抗干擾能力是反映無人機性能的一個最重要指標(biāo)。因為無人機系統(tǒng)通常所使用的抗干擾方法是抗干擾編碼、直接序列擴頻、擴跳等辦法共同結(jié)合的使用方法。它的使用既要增強上行窄帶遙控的抗干擾水平，同時也要逐步地處理好下行寬帶圖像的抗干擾能力。另外，應(yīng)該重點處理好低仰角的條件或者是山區(qū)以及城市的嚴(yán)峻復(fù)雜狀況下的抗干擾問題。

1.4 超視距傳輸技術(shù)

如果無人機的飛行距離已經(jīng)嚴(yán)重超出測控站的無線電的視距范圍時，這就要求數(shù)據(jù)鏈應(yīng)該采用相關(guān)的中繼方式。同時根據(jù)中繼設(shè)備的所在空間位置，還要將其分為衛(wèi)星中繼、空中中繼和地面中繼等?？罩兄欣^方式的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備主要安置于航空器上面。空中中繼平臺和任務(wù)的無人機間一般都是采用定向的天線，并通過數(shù)字的傳導(dǎo)跟蹤定位方式完全能夠確保天線波束的相互對準(zhǔn)完成。該種中繼方式的作用距離應(yīng)該受到中繼航空器的特殊限制，所以更適合中程無人機系統(tǒng)。

由于地面的中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備放置在地面上，在正常的情況下架設(shè)在地面站和無人機之間的至高點處。正是因為地面的中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置和地面的測控站之間會有一定的高度差，所以這種中繼方式主要是用于能夠克服復(fù)雜地形的阻擋，這樣才能適合全部的近程無人機系統(tǒng)。

1.5 一站多機技術(shù)

一站多機數(shù)據(jù)鏈就是指一個目標(biāo)檢測站能夠和許多架無人機相互之間通信的數(shù)據(jù)鏈。測控站大多數(shù)時候都是運用時分、頻分或碼分等多種方式向這些無人機傳送相關(guān)的控制指令，通過采用這些方法可以向來自不同目標(biāo)的無人機開展參數(shù)和相關(guān)任務(wù)的傳感器信息控制。一旦發(fā)生作用距離相對較遠的情況，測控站就應(yīng)該根據(jù)實際需要采用增益較高的跟蹤天線，對在無線波束不能一起到達的覆蓋區(qū)域，也可以采用若干個天線或者是多波束天線。

1.6 電磁兼容技術(shù)

無人機的數(shù)據(jù)鏈有上下行信道的情況之下，就應(yīng)該要考慮多系統(tǒng)兼容的工作和中繼轉(zhuǎn)發(fā)，這時還要加上因為安裝空間的各種限制，所以多信道頻收發(fā)設(shè)備的兼容問題變得更加緊張。應(yīng)該根據(jù)這些內(nèi)容的復(fù)雜程度，在頻段和頻道的設(shè)計上開展細致的考量，同時也應(yīng)該采取相應(yīng)的措施和辦法。

1.7 無人機的監(jiān)控技術(shù)

無人機在地面控制時就要完成繁重的任務(wù)計劃和監(jiān)控效果，也要根據(jù)實際狀況來處理一些數(shù)據(jù)，徹底解決好數(shù)據(jù)處理、綜合顯示和海量記錄等各種問題，就應(yīng)該做到顯示比較明晰、操作更為簡單的方式。

2.無人機測控技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著無人機技術(shù)的增強，對飛機的機上任務(wù)量也在逐步增大，這就要求數(shù)據(jù)鏈下行數(shù)據(jù)經(jīng)常應(yīng)該開展傳輸速率的提高工作。所以應(yīng)該研究更高性能的無人機，就應(yīng)該從以下幾個方面開展工作：

2.1 對圖像的數(shù)據(jù)進行壓縮處理，這樣能夠提高數(shù)據(jù)的速率和高速數(shù)據(jù)的解調(diào)工作，也使更高頻段的寬帶能夠接受發(fā)信機的技術(shù)，也有可能達到激光通信技術(shù)。

2.2 隨著電子戰(zhàn)技術(shù)的快速發(fā)展，對無人機的數(shù)據(jù)鏈也提出了更多的要求，應(yīng)該加強數(shù)據(jù)鏈的提高和抗截獲能力的提升。所以，應(yīng)該研究更強性能的數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，特別是要研究適應(yīng)復(fù)雜林區(qū)或城市惡劣環(huán)境條件的抗干擾技術(shù)。

2.3 應(yīng)該根據(jù)無人機的多機編隊特點，加強對一站多機數(shù)據(jù)鏈和多鏈路的中繼數(shù)據(jù)鏈的要求。加快對一站多機數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的支持，更多的使用多波束等國際先進技術(shù)，要研發(fā)多機和多鏈路無人機的測控與信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。尤其是采用空中中繼衛(wèi)星等技術(shù)在遠程無人機測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的應(yīng)用。

2.4 面對無人機系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，應(yīng)該加快實現(xiàn)多機多系統(tǒng)共同協(xié)同的效果，實現(xiàn)互聯(lián)互操作和資料的共享，真正提高無人機的使用效率，制定科學(xué)合理的無人機操作標(biāo)準(zhǔn)，能夠提高無人機的測控水平。

結(jié)語

加強無人機系統(tǒng)的裝備建設(shè)對當(dāng)今高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)裝備的提升起到重要的意義，各種新型無人機的運用和發(fā)展，已經(jīng)在世界的各個領(lǐng)域受到廣泛的重視和應(yīng)用，同時也對無人機的測控技術(shù)發(fā)展提出了新的要求。

參考文獻

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