無人機系統指揮控制與通信研究

王浩然

66011部隊

前言：在無人機系統中，指揮、控制及通信三個子系統發揮著至關重要的作用，其不僅能夠保障無人機系統的安全運行，而且還能夠提升無人機系統的工作效率。一般情況下，無人機的指揮與控制會在地面控制站上進行，而要想實現無人機與空中交通管制系統的無縫連接，通信技術是關鍵，因此，需要對無人機系統指揮、控制及通信的相關技術進行深入研究，方能夠促進無人機系統的高效發展。

1 無人機系統指揮控制與通信的相關概述

1.1 指揮

無人機作戰指揮指揮內容主要包括以下三點：一是無人機的先后順序，二是武器彈藥的發射，三是動態任務的分配。通常情況下，無人機指揮的方案與決策均需要根據無人機下傳的監視信息而決定，而后將決策信息上傳至無人機，上傳的途徑為C2鏈路，下傳的監視信息主要包括全運動視頻、高清圖像信息兩種。當地面控制站與空中交通管制系統都在國土范圍內時，傳遞可采用地面光纜轉上行鏈路的方式，但若無法實現光纜鋪設，可直接通過衛星通信傳輸，以此實現對空中交通的管理與控制。

1.2 控制

由于“人在回路”角色的不同，無人機的控制可總結為四種：（1）人為控制，且涵蓋無人機飛行的全過程；（2）部分控制，任務命令不需全部執行，只需執行要求較高的任務即可；（3）只負責監視，并對一些突發情況進行處理；（4）只負責對無人機飛行的控制。目前，由于技術上的限制，處于空中交通管制系統內的控制人員無法對無人機進行自動控制，仍需利用數據鏈路，這從某種程度上表明了無人機控制是否有效主要取決于通信鏈路的質量優劣。

1.3 通信

據相關調查顯示，由通信問題而引發的無人機事故發生率是所有問題中最高的，一般情況下，無人機通常會選擇具有較強抗毀性以及抗截獲性的通信鏈路，這主要是因為通信鏈路直接決定了無人機的飛行是否安全[1]。由于無人機系統的自動化水平還未發展完全，無人機的移動主要依賴于通信系統，通信系統的可靠度、可行性以及完整性便顯得尤為重要，目前，應用于無人機的通信頻段為航空無線電頻率，美國更是創新了語音通信、數據通信，其中，短消息服務使通信內容的記錄變得更加明確與具體。

2 無人機系統指揮控制與通信的關鍵技術

2.1 數據鏈技術

在無機人系統指揮控制與通信中，數據鏈技術的主要作用為實現數據的實時交換，截止到目前為止，無人機數據鏈共有三種，一是數字數據鏈，二是通用數據鏈，三是戰術通用數據鏈[2]。通常情況下，數據鏈技術在視距條件下與超視距條件下的使用方案是不同的：（1）在視距條件下，數據鏈以C波段為主，其中，下行鏈路為3.7～4.2GHz，上行鏈路為5.9～6.4GHz,這主要是為了保證無人機信息傳輸的高速要求，而無人機系統指揮控制與通信所選取的GHz量級頻率普遍較低，這樣能夠保證無人機系統不受惡劣天氣的影響；（2）在超視距條件下，數據鏈通常選擇衛星通信數據鏈，這主要是因為衛星通信數據鏈不僅抗干擾能力強，而且傳輸比較穩定，但由于其體積較大，所以常被應用于大型無人機上。

2.2 通信抗干擾技術

在無人機的運行過程中，無人機系統的通信鏈路會受到一定程度的干擾，一是壓制式干擾，即空中交通管制系統發送到指揮與控制子系統中的信號被完全干擾，無人機無法接受到任何有用的信號，最終影響無人機系統的正常運行；二是欺騙式干擾，即干擾信號與空中交通管制系統發送給指揮與控制子系統的信號極其相似，無人機無法對信號的真偽進行準確分辨，最終導致判斷失誤，影響無人機的運行安全。通常情況下，無人機的通信干擾是以三維空間為依據的，當三維空間的干擾信號與指揮控制子系統所發出的遙測信號有所重疊時，那么無論是部門重疊，還是全部重疊，都表示通信過程受到了一定程度的干擾，這時則必須采取相應的抗干擾措施。

2.3 鏈路斷鏈恢復技術

在實際的飛行過程中，無人機可能會因為種種原因導致鏈路的斷鏈，比如飛行距離、飛行速度、飛行姿態等，而鏈路斷鏈對無人機的影響極為嚴重，這便對地面控制站提出了更高的要求，地面控制站需要及時與無人機之間的定時交互鏈路進行信息的確認，或是通過下傳的遙測信息判斷無人機是否存在斷鏈的風險，一旦發現鏈路斷鏈情況，應盡快進行恢復，目前，常用的鏈路斷鏈恢復技術共有三種：（1）事先設定空域，斷鏈時無人機應飛行至該空域便在此徘徊，斷鏈恢復后方可繼續前行；（2）預先準備備用數據鏈，利用備用數據鏈進行飛行的遠程控制；（3）無人機自主返回到鏈路斷鏈前的位置，通過指揮控制子系統在地面控制區域盤旋，等待鏈路恢復再行起飛。

結論：為了促進無人機系統的發展，本文將無人機系統指揮控制與通信研究作為主要研究內容，在闡述無人機系統指揮控制與通信相關概述的基礎上，對數據鏈技術、通信抗干擾技術、鏈路斷鏈恢復技術等關鍵技術做出系統研究，研究結果表明，通過指揮、控制與通信的結合，無人機系統能夠發揮出更高的工作效能。在未來，還需進一步加強對無人機系統指揮控制與通信的研究，進而確保無人機系統的工作效能能夠在指揮、控制、通信三合一的基礎上得到充分發揮。