无人机数据链

无人机数据链是无人机系统的重要组成部分，是飞行器与地面系统联系的纽带。随着无线通信、卫星通信和无线网络技术的发展，无人机数据链的性能也得到了大幅提高。当今，无人机数据链也面临着一些挑战。首先，无人机数据链在复杂电磁换件条件下可靠工作的能力还不足；其次， 频率使用效率低。无人机数据链带宽、通信频率通常采用预分配方式，长期占用频率资源，而无人机飞行架次不多，频率使用次数有限，造成频率资源的浪费。

　　无人机数据链的定义

　　无人机数据链是一个多模式的智能通信系统，能够感知其工作区域的电磁环境特征，并根据环境特征和通讯要求，实时动态的调整通信系统工作参数(包括，通信协议、工作频率、调制特性和网络结构等)达到可靠通信或节省通信资源的目的。

　　无人机数据链按照传输方向可以分为：上行链路和下行链路。上行链路主要完成地面站到无人机遥控指令的发送和接受，下行链路主要完成无人机到地面站的遥测数据以及红外或电视图像的发送和接收，并根据定位信息的传输利用上下行链路进行测距，数据链性能直接影响到无人机性能的优劣。

　　无人机数据链的选择

　　衡量无人机数据链是否健壮的几个特征：

　　1、具有跳频扩频功能。

　　跳频组合越高，抗干扰能力越强，一般的设备能做到几十、几百个跳频组合，性能优异的设备能做到6万个跳频组合。

　　2、具有存储转发功能。

　　3、具有数据加密功能。

　　使用数据传输的可靠性提高，防止数据泄密。常见的加密方式有：DES、AES等。

　　4、具有高速率。

　　无人机数据链属于窄带远距离传输的范畴，115200bps的数据速率即属于高速率。

　　5、具有低功耗，低误码率和高接收灵敏度。

　　由于无人机采用电池供电，而且传输距离又远，所以要求设备的功耗低(即低发射功率)，接收灵敏度高(灵敏度越高传输距离越远)。

　　一般是以多少误码率下的接收灵敏度衡量设备的接收性能，比如：–106 dBm @ 10–6BER。

　　GE MDS的TransNET(EL-805)系列数字数传电台符合以上五点要求：

64000个跳频组合，可以自动避开有干扰的频点;具备存储转发功能;采用AES128位加密技术;115200bps的数据速率;2W/0.5W的发射功率;–108 dBm @ 10–6BER的误码率和接收性能。

　　无人机数据链的测试

现有对无人机数据链性能的测试方法通常是进行实际飞行试验或野外“拉距离”试验，这种方法试验周期长，通常的试验周期多达几个月，而且试验数据提取困难，试验成本相对较高。

1.1 我国航空数据链系统
我国目前最常用的数据链系统是80 年代初研制的数传/导航兼备系统。该系统由机载设备和地面设备构成。数据引导与塔康设备兼容，数据率为600bps，调制方式为ASK。其工作方式为：地面台以广播方式发出带地址码的指挥信息，机载台按地址接收各自的信息，并在接收后经一定的延迟向地面台发回复信息。机载台把接收的信息经译码得到指令，再由码声器转化为声音指令，对重要信息还同时使用综合航向指示器的航向指令针、敌情指示器、双针高度表、双针速度表显示。该链路存在一些不足如：不能传输话音、数据率低、不具备抗干扰能力，地面设备易受攻击等。

2.当前无人机数据链系统
无人机数据链系统通常就是无人机测控系统。无人机数据链路系统框图所示，

按数据传输方向的不同可分为上行链路和下行链路。上行链路主要完成地面站至无人机的遥控指令的发送和接收，可用于传输地面操纵人员的指令，引导无人机按地面人员的指令飞行，并控制机载任务设备；下行链路主要完成无人机至地面终端的遥测数据，用于传送无人机的姿态、位置、机载设备的工作状态、当前遥控指令等，进行信息红外或电视图像的发送和接收以及跟踪定位信息的传输，并可用其来进行测距。
2.1 数据链设备
主要由测控管理器、发射机及接收机组成，测控管理器负责地面遥控与遥测数据的融合与处理，管理无线电发射与接收时序，使遥控与遥测能同步协调工作。发射机和接收机由无线电测控电台及天线构成，无线电测控电台采用双工数传电台，负责遥控指令的发射与遥测数据的接收。
2.2 机载设备
包括飞行控制器、传感器及执行机构组成，飞行控制器一方面收集、处理来自于各个传感器的飞行参数，并将数据打包发送给地面接收装置。另一方面接收来自于地面站的遥控遥测指令，译码后发送给执行机构执行，调整无人机飞行参数。
2.3 地面设备
包括图像显示设备和工程控制计算机、工程控制计算机对所接收的遥测数据进行处理，而后由图像显示设备将处理后的数据进行显示，供地面操纵人员实时掌握和调整无人机的飞行状态。
目前，无人机数据链系统采用的调制模式都比较简单，如2FSK.、BPSK、直接扩频技术等，传输速率与抗干扰能力有限；在现代电子战环境下，无人机数据链系统需要进行超大容量的信息传输，以及针对性的电子干扰信号，因此，增强抗干扰性能以及及时准确的传输数据仍然是无人机数据链系统有待解决的重要研究课题。