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外军无人机数据链开展及趋势

作者:ag88环亚国际时间:2018-09-16 11:44浏览:

  外军无人机数据链开展及趋势

  摘要无人机在现代战役中扮演着越来越重要的人物。文章介绍了作为无人机重要组成部分的外军无人机宽带数据链CDL,TCDL,HIDL展开和功用,并对无人机数据链小型化、网络化和超宽带展开趋势做了剖析与展望。
 

  
 

  1导言
 

  
 

  跟着高新技能在武器装备上的广泛运用,无人机的研发取得了突破性的展开。无人机具有低本钱、低损耗、零伤亡、可重复运用和高机动性等许多优势,在情报侦查中具有重要的效果。作为无人机核心技能之一的数据链传输体系是无人机体系的重要组成部分,用于完结对无人机的遥控、遥测、盯梢定位及传感器信息的传输,具有一致的音讯格局和波形规范、传输间隔远、传输速度快和体系容量大的特色,在未来的信息化战役中扮演越来越重要的人物。
 

  
 

  2外军无人机数据链现状
 

  
 

  无人机分为低空小型战术无人机、中空长航时无人机和高空长航时无人机,各自装备不同的数据链。战术类无人机多选用定制视距数据链,而中、高空长航时无人机则都会一起装备视距和超视距卫通数据链。
 

  无人机等高空侦查渠道所取得的侦查情报多是图画、视频等数据量很大的情报信息,对情报传输链路的带宽要求很高。1991年,美军指定CDL(通用宽带数据链)作为支撑信号和图画情报分发的数据链规范。后期美军及北约依据CDL规范又开发了满意不同作战使命的通用宽带数据链,如TCDL(战术通用数据链)和HIDL(高完整性数据链)等[1],特别是TCDL是美军为无人机定制的数据链体系。2006年美国空军展开了微型通用数据链(CDL)的研发,其研发计划考虑了美军现役小型无人机在体积、分量和功率上的要求,为它们开宣告微型CDL终端,削减特别体系的特别要求,添加通用性。2006年5月L-3通讯公司宣告由其开发的战术通用数据链(TCDL)经过AH-64D长眉阿帕奇装备直升机已成功指挥和操控猎人无人机,视频图画从猎人无人机上传送给65km外的阿帕奇直升机。
 

  CDL是一种全双工、抗搅扰、点对点的宽带数字数据链,作业在X波段或Ku波段。首要用于完结ISR(情报、监督、侦查)渠道与地面站及其他作战节点间情报数据交换。CDL的首要功用包含:飞翔渠道高速数据侦查信息的实时回传;飞翔参数和飞翔渠道上的设备作业状况的实时回传;具有保密、抗搅扰的前向指令传输;飞翔参数、定位参数的重要参数的注入;具有对飞翔渠道的盯梢定位功用;空中渠道的数据交互和协同组网;战场侦查信息的分发;空中数据中继。
 

  TCDL是专门针对无人机等小型渠道开发的通用宽带数据链,克服了CDL的分量、体积、功耗及本钱无法适用无人机渠道的缺陷,是一系列遵从通用数据链路规范的数据链。它在有人和无人驾驶的飞机之间及其与地(海)面之间供给安全、可互操作的宽带数据传输。
 

  HIDL是英国水兵依据北约的通用宽带数据链规范STANAG 7085为其无人机研发的一种通用宽带数据链,具有如下特色:可运用任何可用的射频信道,即便信道不接连;具有组网功用,支撑多用户一起作业;选用时刻分集和频率分集供给抗搅扰才能;具有与空中交通管制员进行通讯所用的话音通道;具有中继才能,可进行超视距通讯;数据传输速率可变,规模从3kbit/s~20Mbit/s;可与CDL系列的通用数据链进行互操作。各数据链特性如表1所示。
 

  
 


 

  
 

  3无人机数据链展开趋势
 

  
 

  近年来,数据链的展开正在由渠道中心战向网络中心战的趋势展开。无人机作为情报侦查探测体系,怎么发挥其数据链高速宽带的优势,成为网络路由器或中继站节点,是无人机数据链的研讨热门。一起,小型化、轻型化、经济可接受性、模块化和可扩展性等仍是无人机数据链展开的基本要求。
 

  
 

  3.1小型化趋势
 

  无人机机载设备的小型化是无人机体系一直寻求的方针。跟着无人机测控体系功用的进步,设备小型化要求越来越高。无人机数据链由编解码、加密、调制解调、上下变频等模块组成,每个模块都由相应的硬件构成,因而分量和体积都会较大,并且软件晋级和扩展的适用性也较差。假如选用软件无线电技能,则能够在技能上完结小型化,减小体积和分量,具有更强的适用才能。所谓的软件无线电[2]就是结构一个具有开放性、规范化、模块化的通用硬件渠道,将各种功用,如作业频段、调制解调类型、数据格局、加密方法、通讯协议等用软件来完结,一起尽可能地简化射频模仿前端,使A/D变换尽可能地接近天线去完结模仿信号的数字化,数字化后的信号处理要尽可能地运用软件,以完结各种功用和方针。美军已提出展开契合联合战术无线电体系(JTRS)和软件兼容体系结构(SCA)的软件化通用宽带数据链及其体系结构,使其波形和软件具有可移植性和互连互通的才能。
 

  运用软件无线电还可完结无人机数据链信道一体化。前期的无人机数据链大都选用别离体系,遥控、遥测和侦查信息传输和盯梢定位用各自独立的信道,设备杂乱。选用软件无线电技能,依据其作业方法可由软件编程改动,包含可编程的射频频段宽带信号接入方法和可编程的调制方法的特色,能够一致载波归纳体系依据需求和可能进行不同程度的信道归纳,构成盯梢定位、遥测、遥控和信息传输等不同方法的无人机归纳数据链,简化了设备和节省了频率资源。[page]
 

  
 

  3.2网络化趋势
 

  美军现役无人机数据链无论是CDL仍是TC-DL都只支撑点对点方法或播送方法,不契合美军提出的网络中心战[3]概念和接入美军全球信息栅格[4]的想象。网络中心战要求将戎行的一切侦查探测体系、环亚娱乐app下载「36氪」产品分析报告(竞通讯联络体系、指挥操控体系和武器体系,组成一个以计算机为中心的信息网络体系,使各级作战人员经过该网络体系了解战场态势、沟通作战信息、指挥与施行作战举动。无人机数据链具有宽带高速的特色,假如充分发挥其高速数据传输的效果,可在无人机巡航期间,衔接到全球信息栅格的多个节点中去,充任网络路由器。这都要求无人机数据链具有组网的功用,使无人机渠道成为网络中的一个节点。网络化趋势是未来无人机展开的热门之一。
 

  美军在展开下一代增强型通用数据链的过程中,提出选用了一种新的多址联网技能3DMA技能,3DMA指的是数据链的波形运用了频率、空间和时分多路传输等三维多址联网方法,它既适用于高速情报侦查数据的传输,也适用于宽带通讯体系,并能够支撑一种动态定向性网格网络DDMN的网络。
 

  别的Ad Hoc无中心网络技能也是无人机数据链展开的热门[5]。这是一种没有有线基础设施支撑的分布式移动通讯网络,且没有中心操控节点的办理,由移动节点自由组合,可满意现代战场上对数据链网络所要求的抗毁性、自组性和机动性的需求,这样一种无中心网络特别适用于恶劣的战场环境,因而Ad Hoc对无人机数据链体系的展开有重要的运用价值和深远的含义。
 

  
 

  3.3超宽带趋势
 

  一般的侦查无人机装有合成孔径雷达(SAR)、机载测验雷达(SLAR)、动方针指示雷达(MIT)、红外(IR)或光电传感器等各种雷达或视频传感器,视频图画信息的传输是数据链的基本使命。美国国家地理情报局2005年发布的规范MISP/STANG 4609界说了高清图画规范,包含1280×720像素的图画,要供给到达该等级的实时五颜六色或热图画要求数据链的传输速率到达1.48Gbit/s,远高于TCDL的10Mbit/s,现在美国及北约相关组织正在拟定更高清晰度图画规范,即1920×1080像素的图画,它要求传输速率到达3Gbit/s或更高。这么高的传输速率,除了对图画紧缩技能要求更高以外,也对数据链的传输带宽提出了更高的要求。
 

  现在无人机数据链基带信号的调制和编码方法为BPSK和OQPSK调制和卷积编码。为了进步传输带宽,国内外都在研讨OFDM(正交频分复用)技能和UWB[6](超宽带)技能在无人机数据链中的运用。OFDM技能在频域内将所给信道划分红许多正交子信道,在每个子信道上运用一个子载波进行调制,且各个子载波并行传输。OFDM特别适合于存在多径传达和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据,并能有用对立多径效应,消除码间搅扰(ISI),对立频率选择性式微。OFDM技能和不同的编码结合构成不同的调制编码技能。如LDPC-OFDM技能研讨[7]和turbo-OFDM技能研讨[8]。UWB技能不需要载波,而是经过对具有很抖上升和下降时刻的冲激脉冲进行直接调制,能够取得GHz量级的带宽。不只能够进步数据传输速率,并且其抗搅扰才能比惯例扩频高出近20dB。DARPA公司预备把uav-UWB通讯链作为美军网络中心战的一个重要部分进行研讨。
 

  针对侦查射频数据吞吐的瓶颈问题,美国空军研讨所和美国国防先期研发技能局还出资展开了一项光学与射频归纳数据链实验的研讨项目,用于空空和空位之间的情报数据传输,其数据传输速率将比现在的纯微波数据传输体系进步几千倍。
 

  
 

  4结语
 

  
 

  无人机在未来信息化战役中的重要性将越来越大。外军无人机数据链具有一致的波形规范和规范,因而其互操作功用强壮,并且在未来的展开中具有可扩展性。这对我军的无人机的展开和数据链的建造是一个启示。
 

  参考文献
 

  [1]骆光亮.数据链-信息体系衔接武器体系的捷径[M].北京:国防工业出版社,2008:174~175
 

  [2]成叶琴,刘桂英.软件无线电的理论研讨[J].上海电机学院学报,2010(3)
 

  [3]周丰,李敏勇.网络中心战的体系结构特征[J].舰船电子工程,2004,24(1)
 

  [4]郭小东.全球信息栅格的研讨与讨论[J].我国科技信息,2010(1)
 

  [5] Frodigh, Johansson, Larsson. Wireless ad hoc networ-king-The art of networking without a network EricssonReview,2004(4)
 

  [6]蒋磊,王永生,郭建新.依据无人机的超宽带通讯链[J].空军工程大学学报(自然科学版),2005(12)
 

  [7]李芳霞,修春娣,刘广武.无人机高速数据链中LDPC-OFDM技能研讨[J].微计算机技能,2009(7)
 

  [8]姚如贵.无人机体系高速数链中Turbo-OFDM技能研讨[D].西安:西北工业大学,2006
 

  
 

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