無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)問題探討

劉逸宸

【摘 要】無人機系統(tǒng)中，測控與信息傳輸系統(tǒng)是其重要的構(gòu)成部分，該系統(tǒng)在無人機的作用發(fā)揮中起著非常關(guān)鍵性的作用。不過，在測控與信息傳輸系統(tǒng)具體應(yīng)用過程中，仍然存在著諸多的問題亟待解決，像如何選擇合適的技術(shù)體制和相關(guān)資源、如何結(jié)合測控與通信、工作模式的選擇、無人機的抗干擾和抗多徑的具體措施以及多址方式的選擇等等，都是在無人機測控與系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)具體應(yīng)用過程中需要重點加以解決的。本文主要分析了無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)需要面對的重要問題，希望對于無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)問題的解決具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】無人機；測控；信息傳輸；問題探討

中圖分類號： V279 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0020-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.008

通常來說，無人機系統(tǒng)的構(gòu)成主要有七個部分，分別為飛行器平臺、導(dǎo)航飛控、發(fā)射回收、測控與信息傳輸、任務(wù)載荷、情報處理、綜合保障等等。無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)在無人機的構(gòu)成中占有十分重要的位置，主要由兩個重要的部分構(gòu)成，分別為數(shù)據(jù)鏈和地面控制站，其主要對無人機完成遙控、遙測、跟蹤定位以及傳輸視頻信息的重要功能，可以讓無人機在較遠(yuǎn)的距離間實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的重要目的，其重要性能對于無人機的核心功能的實現(xiàn)可以說是決定性意義的。當(dāng)前，無人機正在朝著進一步的方向向前發(fā)展，這使得其測控與信息傳輸系統(tǒng)具有了新的特征，如飛機自動飛行的過程中不需要太多的實時操控，在飛機起飛及其降落期間是無人機極易產(chǎn)生飛行問題的期間，需要注意采取可靠的控制手段。為了有效應(yīng)對無人機的測控與信息傳輸系統(tǒng)的問題，對無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)的問題展開相應(yīng)的探討是十分有必要的。本文主要分析了無人機系統(tǒng)中其重要作用的無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中經(jīng)常面臨的問題，希望對無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)問題的解決有一定的參考性價值。

1 選擇合適的技術(shù)體制和相關(guān)資源

在無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)中，為了選擇合適的技術(shù)體制，需要注意的是如何確保多樣的無人機系統(tǒng)能夠在同一技術(shù)體制中共存。由于多種因素的影響，各種類型的無人機系統(tǒng)可能無法在同一技術(shù)體制內(nèi)共存。因為系統(tǒng)的頻率以及受到寬帶資源的限制；數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)主要由不同類型的類群網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；存在部分短程無人機的數(shù)據(jù)鏈并不需要較高的網(wǎng)絡(luò)化；應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)型的無人機數(shù)據(jù)鏈的主要由三種不同的技術(shù)體制所構(gòu)成，分別為微型、極近程以及近程和短程。其中微型技術(shù)體制是高度集成化的，而極近程技術(shù)體制則較為通用，耗費較低的成本，而近程或者短程技術(shù)體制也具有較高的通用性，并且具有網(wǎng)絡(luò)化的特征。應(yīng)用于戰(zhàn)略型的無人機需要高度統(tǒng)一的技術(shù)體制，并且要求其技術(shù)體制具有網(wǎng)絡(luò)化的重要特征。

因此，從這個角度來說，由于無人機系統(tǒng)的種類是不同的，所以需要注意選擇不同的技術(shù)體制。在具體選擇技術(shù)體制的過程中，需要注意綜合考慮測控信息傳輸系統(tǒng)的規(guī)模大小以及較為復(fù)雜的體制要素。由于飛機有不同的類型，因此也存在著技術(shù)體制應(yīng)用的不同，但是技術(shù)體制在無人機的具體應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)符合無人機的特點。

無論是哪一種無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)，其技術(shù)體制也具有一定的共同特征，它們都是由頻段、測控與通信的復(fù)合方式、傳輸速率、信道編碼等共同構(gòu)成。

就無人機的信息資源來說，也包括許多不同的組成部分，如頻率、寬帶等等。在選擇無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)資源的過程中，需要注意按照以下要求進行：首先，需要根據(jù)各個不同類型的無人機的具體特征選擇合適的應(yīng)用資源，不同的無人機系統(tǒng)需要應(yīng)用不同的頻段；針對較大型號的無人機來說，其測控與信息傳輸系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能地選擇朝高處靠近的用頻，這樣才能夠使用較寬的貸款以及能夠在較好的電磁環(huán)境中加以應(yīng)用。

2 測控和通信的有機結(jié)合

2.1 測控與通信的差異

測控系統(tǒng)主要是針對設(shè)備其作用，在實際作用的過程中，需要讓傳遞的數(shù)據(jù)信息是實時的、精準(zhǔn)的、不需要較高的完整度。像就控制無人機的飛機姿態(tài)來說，在具體操作過程中不需要關(guān)注以往的數(shù)據(jù)，更多的需要將注意力集中在當(dāng)前的數(shù)據(jù)中。

而通信系統(tǒng)其作用的主要對象為人，在實際作用的過程中，需要讓傳遞的數(shù)據(jù)信息是完整的、精準(zhǔn)的并且實時的，在具體操作過程中，不需要太關(guān)注過程，而更多的將關(guān)注點放在數(shù)據(jù)結(jié)果的完整性之中。

無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)在具體工作的過程中需要應(yīng)用到一定的數(shù)據(jù)鏈，數(shù)據(jù)鏈的類型主要有地空型的和衛(wèi)星中繼型的，這都是無人機系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用到的數(shù)據(jù)鏈。這兩種不同類型的數(shù)據(jù)鏈雖然在具體工作過程中存在著一定的相似點，但是仍然有較多的區(qū)別，主要體現(xiàn)在設(shè)計方便，像就無線鏈路的控制協(xié)議來說，因為測控過程中需要較好的實時性，這就需要協(xié)議需要是流控制的；而通信更多的是強調(diào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?，所以在控制協(xié)議中應(yīng)用將傳輸協(xié)議納入其中。

2.2 分立載波和選擇統(tǒng)一的體制

經(jīng)過無人機長年的發(fā)展，遙控遙測以及信息傳輸?shù)捏w制在具體發(fā)展過程中經(jīng)歷了一系列的發(fā)展階段，由最開始的分立的載波向著統(tǒng)一的載波發(fā)展。在無人機的使用過程中，一共經(jīng)歷了多種應(yīng)用階段，先是單系統(tǒng)的應(yīng)用，最后發(fā)展到大量群應(yīng)用，而分立載波在應(yīng)用過程中可能需要占據(jù)較多的資源，除此之外，就單獨遙控遙測的作用來說，其其作用的分立載波具體需要將鏈路窄帶傳輸?shù)目蓱?yīng)用性考慮在內(nèi)，這樣才可以很好地確保飛機在飛行中的安全性。隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機的自動控制能力也在不斷提升過程中，而飛機的安全性與無人機的自動控制能力的高低之間有著非常緊密的聯(lián)系，而與鏈路的可靠程度關(guān)系不大，這就需要注意選擇統(tǒng)一的體制。

2.3 復(fù)合鏈路協(xié)議

經(jīng)過以上的分析，可以得出這樣的結(jié)論：關(guān)于無人機的測控與信息傳輸系統(tǒng)中，就數(shù)據(jù)鏈來說，其無線傳輸協(xié)議應(yīng)當(dāng)共同包括兩種不同類型的協(xié)議，這種兼容型的協(xié)議被稱為是復(fù)合鏈路協(xié)議，其中一種協(xié)議是主要應(yīng)用于過程控制過程中的，被稱為流傳輸協(xié)議，而另一種協(xié)議則對于保證傳輸數(shù)據(jù)結(jié)果的完整性具有十分重要的幫助，被稱為是數(shù)據(jù)包傳輸協(xié)議。

3 具體的工作模式

測控與信息傳統(tǒng)系統(tǒng)在具體工作的過程中需要依照一定的模式進行，其工作模式主要由系統(tǒng)的帶寬、控制飛機的數(shù)量和中繼方式所共同構(gòu)成。就系統(tǒng)的工作模式來說，其類型具體可以分為六種，其體制的特點分別是地空寬帶一站多機、地空窄帶一站多機、地空寬帶一站一機與窄帶一站多機的結(jié)合、空中繼、單收和衛(wèi)星中繼。每種類型的工作模式都有不同的特征。如就地空窄帶一站多機的工作模式來說，根據(jù)不同的體制特征有不同的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，如具有地空窄帶一站多機工作模式的系統(tǒng)主要應(yīng)用于作戰(zhàn)型的無人機，包括電子對抗、硬武器攻擊等等。

4 無人機系統(tǒng)的抗干擾、抗多徑措施

就無人機系統(tǒng)抗干擾、抗多徑的設(shè)計角度來說，在具體設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注意綜合考慮多種多樣的因素，按照系統(tǒng)應(yīng)用的不同特征，每種通道可以采取不同的抗干擾、抗多徑的措施，具體來說，主要包括以下幾種。

就上行窄帶遙控的通道類型來說，主要應(yīng)用領(lǐng)域為多頻段繁雜、多頻點自適應(yīng)頻率跳變、直接序列擴頻、隱分集等等；下行窄帶遙測的通道類型主要應(yīng)用領(lǐng)域與上行窄帶遙控的應(yīng)用領(lǐng)域類似；無中心網(wǎng)絡(luò)主要的應(yīng)用領(lǐng)域為正交碼分多路、隱分集、均衡等等。

5 多址方式

測控與信息傳輸系統(tǒng)以不同的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，具體來說，主要包括四種不同的類型，分別為同一區(qū)域多系統(tǒng)兼容體制、一站多機體制、一機多站體制和無中心自由網(wǎng)體制，針對不同類型的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，需要采用不同的多址體制。

由于無人機系統(tǒng)的不同，其應(yīng)用也具有不同的特征，因此需要注意選擇不同的體制，就同一區(qū)域多系統(tǒng)兼容體制來說，可以應(yīng)用的體制只有頻分多址體制。

通過分析無人機系統(tǒng)的具體應(yīng)用特征，可以較為明顯地發(fā)現(xiàn)，無人機的兩種遙控方式如上行遙控和下行圖像遙測，在選擇體制的過程中都是不能夠考慮較為復(fù)雜的設(shè)備的、也不允許占有較多的頻度資源。而一站多址體制則與系統(tǒng)的類型存在著較為密切的關(guān)系，在這種情況下，在不同的信道內(nèi)需要選擇不同的多址體制，如就上行窄帶通道來說，可以選擇的多址體制有時分多址、碼分多址、不需功率控制。

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機的荷載應(yīng)用方面正在朝著多樣化及其綜合化的方向發(fā)展，無人機可以同時促進多種功能的完成，這就需要一架飛機朝著不同的地面站發(fā)送信息時，需要采取一機多站的系統(tǒng)才能夠完成不同的功能。通常來說，控制飛機的任務(wù)荷載是由一個地面系統(tǒng)完成的，而當(dāng)不同的地面系統(tǒng)如果需要對控制任務(wù)載荷單獨控制時，上行控制通常以分時多址體制的方式加以應(yīng)用。而在下行信息的傳輸過程中，通常來說需要應(yīng)用到綜合性的寬帶來展開相應(yīng)的傳輸，針對不同的地面站，下行需要應(yīng)用到時分多址體制。

就無中心自由網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)來說，當(dāng)前還未完全發(fā)展起來，不過一定是無人機側(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。如果存在多個飛機平臺與地面系統(tǒng)共同在一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成，那么也將意味著在信息具體傳輸?shù)倪^程中就會形成五中心自由網(wǎng)。

6 結(jié)語

無人機包括多種多樣的系統(tǒng)，測控與信息傳輸系統(tǒng)只是其中的一種，不過在無人機的具體應(yīng)用過程中發(fā)揮著無可替代的關(guān)鍵性作用。在系統(tǒng)的具體應(yīng)用過程中，無論是利用頻率資源、工作模式，還是抗干擾、抗多徑的具體措施以及多址方式都是測控與信息傳輸系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中需要注意的重要問題。對這些無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)重要問題的論述，對于這些問題的解決以及無人機相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計具有十分重要的意義。

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