新形勢下無人機測控鏈路產品形態發展的思考

【摘 要】 隨著無人機平臺、載荷與數據鏈技術的快速發展，產生了很多新的作戰模式和使用需求，無人機測控數據鏈的技術體制和產品形態也在不斷迭代演進。本文首先介紹了現有無人機測控鏈路的功能內涵與產品形態;然后分析了軍民用領域衍生出的各種新的使用需求、新技術與新體制;最后通過對各類新技術和新體制進行功能裁剪與組合形成不同的產品形態，以滿足軍品、軍貿和高端民用行業用戶的具體使用需求。

【關鍵詞】 無人機 測控數據鏈 產品形態

1現有無人機測控鏈路產品的功能內涵與產品形態

無人機測控鏈路用于完成對無人機的遙控、遙測、跟蹤定位和信息傳輸等功能。從作用距離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對點、點對多點、中繼傳輸、多跳路由等方式。無人機測控數據鏈的工作頻段涵蓋UHF、L、S、C、Ku等頻段，其中用于視距數據鏈的有UHF、L、C、Ku頻段，用于衛星中繼鏈路的有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頻、跳頻或擴跳結合等抗干擾通信體制，抗干擾容限達到10dB以上。下行鏈路需要傳輸遙測及載荷數據，一般采用基于單載波頻域均衡和正交頻分復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。單目標無人機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。在一站多機產品形態上，一般采用TDMA/FDMA多址方式。目前國內成熟的一站多機產品由于地面天線性能的限制，支持的用戶數目、通信速率和作用距離均有限，國外普遍采用衛星中繼方式實現一站多機測控。

無人機測控數據鏈的用戶群可分為軍品、軍貿和民品用戶。其中軍品和軍貿級產品定位為裝備，而民用級產品則定位為工業產品。不同用戶對測控鏈路的功能、技術體制和產品形態上的需求差異較大。軍用無人機測控數據鏈作用距離較遠，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、電偵類載荷數據，對鏈路的可用度和安全性要求較高。地面設備一般安裝在方艙內，并且一般配置不同頻段的主副鏈熱備份使用。民用無人機測控鏈路對上行遙控要求不高，大部分時間無人機依靠飛控實現自主飛行。上行鏈路一般采用成熟的移動通信類芯片進行二次開發。下行鏈路一般采用OFDM體制的圖傳電臺。民用無人機測控數據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。地面設備形態一般為便攜式設備，便于運輸與安裝。民用無人機測控數據鏈主要優勢在于性價比較高，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航設備實現。

2新形勢下無人機測控鏈路的使用需求與新型技術體制

隨著無人機在軍民用領域的廣泛應用，作戰模式和針對無人機測控對抗樣式也在不斷演進，無人機測控鏈路的功能外延不斷擴大。由此產生了一些新的使用需求和技術體制：

1）構建無人機測控信息傳輸網絡，實現無人機隨遇接入，提升信息傳輸的靈活性。傳統無人機測控鏈路依照“一站一機”和“一站多機”的方式實現對無人機的控制和數據傳輸。這種工作模式存在用戶數目少、通信距離受限、缺乏網絡化傳輸手段等缺點。在現代化信息戰場上，基于網絡化的信息傳輸能夠實現多個武器平臺的協同作戰，充分發揮最大的作戰效能。采用多目標測控及自組織網技術對傳統的無人機測控通信鏈路進行功能擴展，實現控制站、無人機與武器平臺（有人機、無人機群、地面/艦船集群）三者間的網絡化信息傳輸，提升無人機測控目標數目、工作距離以及多武器平臺間信息傳輸的靈活性。在戰場監視、信號情報偵察、通信中繼、電子對抗、軍事測繪、戰損評估、戰場壓制、空空或空地作戰等領域有廣泛的市場前景。

2）采用先進的數字多波束形成技術，實現全空域多無人機群目標測控。無人機集群攻防成為未來戰場體系對抗的一種重要作戰模式。傳統的拋物面天線無法實現多目標動態跟蹤。目前在用的一站多機系統普遍采用一個測控站上安裝雙天線實現雙目標測控。全空域多目標無人機測控系統采用共形球面或柱面陣列天線和多波束形成技術，在全空域同時形成多個波束。每個波束指向一個測控目標，實現同時快速多目標測控。消除了傳統機械伺服系統無法實現多目標同時跟蹤的缺點，能滿足單站多機同時測控任務的需求。能夠同時對全空域任意方向4～16個及以上數量無人機進行跟蹤和測控。具備從不同口徑規模產品，支持陸基、車載、艦載等多種安裝形式。

3）提升無人機測控鏈路的射頻隱身性能，增加無人機測控鏈路的抗截獲和戰場生存能力。在復雜戰場環境下，與有人機相比無人機面臨的敵方威脅程度高、電磁環境更加復雜（有人機距敵方威脅約200～400公里，無人機距敵方威脅約100～200公里）。因此無人機測控鏈路的抗截獲能力對無人機戰場生存能力有著至關重要的影響。現有的無人機測控鏈路具備一定的抗干擾能力，但是在信息速率、調制方式、擴頻碼速率、擴頻碼型、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。由此導致很容易被敵方的無源探測系統進行信號接收，分選、識別與分析。敵方無源探測系統作用距離很遠，戰場環境下誰先發現誰就可以先發起攻擊。作為無人機與地面控制站之間的生命線，無人機測控鏈路的抗截獲能力對無人機戰場效能的發揮有至關重要的影響。因此需要在信號猝發輻射和功率控制基礎上繼續提高測控鏈路的波形復雜度。

4）建立無人機測控鏈路安全防護體系架構，提升無人機測控鏈路抗入侵反控制能力。現有無人機測控數據鏈主要圍繞實現具體的通信能力而進行設計。通信與保密分離，只有簡單的數據加解密過程，缺乏系統級的安全性設計。如在信號同步頭格式、入網鑒權數據格式與流程、身份鑒權以及數據完整性保護方面存在安全漏洞。如果無人機測控鏈路相關的信號波形、通信協議、工作方式被敵方破譯掌握，那么同型號無人機測控鏈設備就無法在戰場環境下使用。因此急需采用通信安全保密一體化設計思路，建立無人機測控鏈路安全防護體系架構，實現多層級入侵檢測、無線傳輸安全防護、協議安全防護、平臺安全防護、信息分級防護，具備抗侵入、反控制、抗信息欺騙與篡改和抗入網欺騙能力。

3新形勢下無人機測控鏈路產品形態分析

軍用級無人機測控通信鏈路產品形態未來需要采用相控陣天線實現全空域多目標測控，同時具備測控通信組網一體化工作能力，在繼續提高波形抗干擾能力的基礎上不斷完善測控鏈路的射頻隱身和安全防護能力。在戰場、邊海防等廣域空間分布式地部署多個測控站與無人機構建空地一體的通信基礎設施，除了具備大尺度范圍內多目標測控的能力，還能在不依靠衛星通信資源的條件下完成廣域空間戰場偵察、目標指示、情報偵收、監視預警、通信中繼等功能。依托艦空/地空測控鏈路實現的網絡化中繼傳輸和隨遇接入，最大效能地發揮無人機網絡化體系作戰能力。

未來民用級無人機測控通信鏈路產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測控鏈路產品要求那么高，但是同樣有網絡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、人工智能和自組網技術的快速發展，在提高無人機智能化水平的條件下繼續提高鏈路傳輸速率和組網能力，降低通信時延，提高通信距離和產品性價比仍然是民用無人機測控鏈路追求的目標。此外伴隨著低空領域的逐漸開放，提高民用無人機適航能力一個重要的保證措施就是無人機測控數據鏈路的安全性。目前民用無人機測控鏈路在此方面比較薄弱，依然有很大的進步空間。

4總結

本文討論了現有無人機測控鏈路產品的功能內涵與產品形態，并分析了新形勢下無人機測控鏈路使用需求與新型技術體制，針對未來的軍民用無人機測控數據鏈產品形態的演變提出了建議。秉承“技術先進、經濟適用”的理念，未來軍民用無人機測控鏈路產品形態的發展既有融合又有各自獨特的特點，需要互相借鑒并取長補短。

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