国外无人机数据链发展现状及其干扰技术

杨会军，王 琦

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)



国外无人机数据链发展现状及其干扰技术

杨会军，王 琦

(中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007)

无人机数据链是飞行器与地面系统联系的纽带。介绍了国外无人机分类及其数据链的发展现状，根据无人机数据链的特点，分析了无人机数据链干扰技术。

数据链；干扰；无人机

0 引言

无人驾驶飞机简称无人机(UAV)，它体积小、造价低、使用方便，对作战环境要求低，战场生存能力强。在最近几场局部战争中，无人机以其准确、高效和灵便的侦察、干扰、欺骗、搜索、校射等多种作战能力，发挥了显著作用，被广泛应用于军事侦察、快速打击、实时监控等领域。无人机数据链是情报侦察数据链的一种，用于传递地面遥控指令，遥测接收无人机飞行状态信息和传感器获取的情报数据，具有传输速率高、传输距离远、系统容量大、抗干扰和抗截获能力强等特点[1-2]。本文介绍了国外无人机数据链的发展现状，根据无人机数据链的技术特点，分析了无人机数据链干扰技术。

1 国外无人机数据链发展现状

1.1 国外无人机的分类

北约按飞行高度和续航时间把无人机分为3类：战术无人机(低空，一般低于4572m，短航时)、中空长航时无人机(中等高度，一般在3048～15240m之间，长航时)、高空长航时无人机(高空，一般在13716m以上，长航时)。美国防部按飞行高度和作用范围将无人机分为5类，如表1所示。

表1 美军无人机路线图2009～2047中对无人机的分类[3]

高空长航时无人机主要用于替代传统的战略侦察机，其飞行高度和续航时间与有人侦察机接近，目前服役的高空长航时无人机的典型代表是美空军的RQ-4“全球鹰”无人侦察机。“全球鹰”无人机装备了两种视距数据链和两种卫通数据链，其中视距数据链采用有人驾驶飞机上应用的通用数据链[4](简称CDL)。

中空长航时无人机(如RQ-1“捕食者”无人机)飞行高度较高，续航时间长，能执行较为复杂的任务，为战术作战任务提供更佳的支持。中空长航时无人机一般配备视距和超视距卫通数据链，其中视距数据链采用美军和北约认可的战术通用数据链[5](简称TCDL)。

低空战术型无人机(如RQ-11B“乌鸦”无人机)多为特定用途的专用无人机，其作用距离一般仅在视距范围内，多采用定制视距据链，一般不装备卫通链路。

1.2 无人机数据链研究现状

1.2.1 通用数据链(CDL)

美军于1991年发布的CDL标准不仅确立CDL为美军各种宽带数据链的标准，而且为CDL系列数据链确立了包含5类数据链系统的CDL体系架构。1994年美军发布的《战术数据链发展战略》将原来CDL只用于传输未处理数据的定义扩展到也可传输处理过的数据，进一步拓展了未来CDL的应用空间。

CDL是一个全双工、抗干扰、点对点的宽带微波通信系统，工作在X/Ku频段。主要用于实现ISR平台与地面站及其他作战节点间的情报数据交换。其上行链路工作速率可达200kbps，并且有可能高达45Mbps，下行链路可选工作速率可达10.71～45Mbps、137Mbps及274Mbps。CDL共定义了5种类型的链路，分别适用于视距内，或经由中继进行超视距的不同数据传输，如表2所示。

表2 CDL标准定义的五类数据链[5]

1)标准型CDL

标准型CDL的上下行链路为非对称链路，上行链路有200kbps和10.71Mbps两种标准的可选传输速率；而下行链路则有10.71Mbps、137Mbps和274Mbps及近期新增的2Mbps和45Mbps五种标准可选速率。

2)先进CDL

先进CDL承担空-空-地和空-空之间的情报侦察数据传输，上链的传输速率在200kbps～68Mbps之间，下链的传输速率在10kbps～274Mbps之间，装备的侦察平台主要有U-2侦察飞机、F-16战斗机“战区机载侦察系统”吊舱、RC-135“联合铆钉”信号情报侦察飞机、E-8侦察飞机、E-10侦察飞机、E-3预警机等。

3)组网CDL

组网CDL承担空-空和空-地的数据传输，具有多址访问和共享带宽能力，支持点对多点数据传输结构，最多可同时向50个机载或地面节点广播数据。上链传输速率在10kbps～67Mbps之间，下链传输速率在10kbps～137Mbps之间。装备的侦察平台主要有RC-135“联合铆钉”信号情报侦察飞机、E-8侦察飞机、E-10A侦察指挥飞机、E-3预警机、RQ-4“全球鹰”无人侦察机、“护栏”侦察机地面站、陆军“分布式通用地面站”和空军“分布式通用地面站”等。

目前美军正在研制的MP-CDL是典型的组网CDL，是美军首个网络化的通用数据链，可承担空-空、空-地和空-星之间情报侦察数据的传输，工作频段为Ku频段，下链的传输速率为274Mbps，工作模式包括“网络广播”、“点对点”两种，可同时向32个用户发送信息。

4)扩展型卫星CDL

扩展型卫星CDL是一种多平台通用的空-星-地数据链，上链的传输速率为200kbps～2Mbps，下链的传输速率有3种，即274Mbps、50Mbps和3.088Mbps，装备的侦察平台主要有U-2侦察飞机、“全球鹰”高空无人侦察机、“捕食者”中高空无人侦察机等。

1.2.2 战术通用数据链(TCDL)

由于CDL终端的质量、体积和价格等因素限制了其在战术无人机上的应用，1997年美国国防部提出了为战术无人机开发战术通用数据链(TCDL)的计划。TCDL是美军专门针对无人机的列装需求，基于标准型CDL数据链发展出来的一种全双工、抗干扰、宽带数据链，具有成本低、体积小、功耗低等特点，典型应用如“猎人”无人机。TCDL工作在Ku频段，作用距离最大可达200km，其上行链路数据率为200kbps，而下行链路数据率为10.71Mbps和45Mbps。

随着相关技术的快速发展，TCDL的上下行数据率有望提升到与目前CDL相当的水平。TCDL的上下行链路都进行了加密，上行链路用于传输无人机指控数据，具备抗干扰能力，下行链路用于传输无人机载传感器获得各种情报(如图像和视频)和其他相关数据。由于TCDL衍生于CDL，能与CDL互通，避免了在该领域出现“烟囱”系统，这也促使TCDL系统不仅在无人机上广泛应用，而且也被应用于直升机和固定翼飞机，并发展出了单兵便携式等各型终端。

2 无人机数据链干扰技术

无人机系统包括指挥控制站、地面数据终端、机载数据终端，无人机数据链根据传输方向的不同分为上行链路和下行链路。因此，无人机数据链干扰包括对上行链路的干扰和对下行链路的干扰。对上行链路干扰主要用于破坏地面站对无人机的控制，使无人机无法接收到地面站的指控信息，或者对无人机实施欺骗式干扰，使其收到错误的控制指令，达到接管无人机控制权的目的；对下行链路干扰可以使控制站不能与无人机取得联系，无法对无人机进行实时监控，迫使无人机因无法接收到指令而不能继续执行任务，还可以冒充敌无人机向地面站发送虚假信息实施欺骗干扰，造成其行动和判断的错误。

根据干扰和数据链信号的频谱相对关系，无人机数据链干扰分为瞄准式干扰和拦阻式干扰，瞄准式干扰包括强制瞄准式干扰和跟踪瞄准式干扰；拦阻式干扰包括跟踪拦阻式干扰和全面拦阻式干扰。无人机数据链多采用跳频通信、直接序列扩频通信来达到抗干扰的目的，因此需要重点研究跳频/扩频通信干扰技术。

1)跳频干扰技术

若已经掌握了敌方无人机的跳频图案，可采用强制瞄准式干扰。干扰频率和通信频率同步变化，不仅可进行实时侦收，获取信息，还能迅速、有效地干扰；若不能掌握敌方跳频图案，可采用跟踪瞄准式干扰。通过对欲干扰的跳频信号侦收、分选，确定出特定信道的跳频通信信号，并对其实施引导的瞄准式干扰。跳频通信的频率跟踪式干扰要求跟踪跳频信号的频率变化，以保证大部分干扰功率能够进入目标信道，干扰信号在一个载频上的干扰时间不少于信号驻留时间的一半时干扰才有效。

对高速跳频通信无法实施有效跟踪干扰，也不知道敌方跳频图案时，可采用拦阻式干扰。拦阻式干扰是在某一给定的频段上同时施放干扰信号，对该频段上的所有信道进行全面压制的一种干扰方式，其干扰频谱宽度大于或远大于信号带宽，干扰信号可覆盖一个或多个通信信道。

2)直接序列扩频干扰技术

对直扩通信进行瞄准式干扰的关键是要全面掌握直扩信号的特征，包括载频、伪随机序列码的码型、长度、速率和传输带宽等技术参数，然后就可以用这些技术参数来调制干扰信号，使得进入接收设备的干扰信号与通信信号的载频重合、波形一样、频谱宽度吻合、伪随机序列码的码型和速率相同，接收设备的窄带滤波器和解扩器就无法抑制干扰信号。

在实际干扰时，经过对直扩信号的检测和载频估计，只要掌握部分信号特征就可以引导干扰机对直扩通信进行拦阻式干扰。例如，当知道直扩通信采用的伪随机序列发生器时，可以用该发生器的伪码序列调制干扰，估计通信信号载频、码率和带宽，伪随机码序列的相关性越大，干扰效果越好；若仅掌握直扩信号的载频，可实施窄带拦阻式干扰，也可取得一定的干扰效果；当对直扩信号的技术参数一无所知时，可采用均匀频谱的宽带拦阻式干扰，只要干扰带宽覆盖信号带宽就可以了，但此时所需干扰功率较大。采用梳状谱拦阻式干扰，可在保证干扰效果的情况下适当降低干扰功率。

3 结束语

无人机数据链是无人机的重要组成部分，是飞行器与地面系统联系的纽带。本文介绍了国外无人机数据链的发展现状，根据无人机数据链的特点，分析了无人机数据链干扰技术。■

[1] 黄永兢, 王玉文, 黄超，等. 基于QualNet的无人机数据链时延仿真[J]．电讯技术, 2012, 52(7): 1210-1215.

[2] 霍元杰. 网电空间下的数据链对抗技术及发展趋势[J]. 电讯技术, 2013, 53(9): 1243-1246.

[3] Department of Air Force. United States air force unmanned aircraft systems flight plan 2009-2047[R]. ADA505168. Washington DC: Department of Air Force, 2009.

[4] 陈颖, 邓洁, 许林. 美军战术通用数据链的发展[J]. 电讯技术, 2007, 47(1):1-3.

[5] 徐朝晖. 美军UAV战术通用数据链[J]. 舰船电子工程, 2009, 29(3): 21-24.

Foreign development status of UAV data link and its jamming technology

Yang Huijun, Wang Qi
(No. 8511 Research Institute of CASIC，Nanjing 210007，Jiangsu，China)

UAV data link is the bond that connects with UAV and ground systems. Foreign UAV classification and the development status of data link are introduced. Jamming technology of UAV data link is analyzed according to the characteristics of UAV data link.

data link;jamming;UAV

2016-06-07；2016-08-23修回。

杨会军(1979-)，男，高工，博士,主要从事电子对抗技术研究。

TN975

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