无人机测控与信息传输技术发展综述

刘畅

摘 要：无人机测控与信息传输技术也称作无人机测控技术，主要是指对无人机开展控制、遥感、定位和相关信息技术的传输。无人机测控与信息传输系统主要是由数据链和地面控制共同构成，它的使用功能和运用规模完全可以决定无人机系统的各方面性能和规模。本文主要介绍了无人机技术领域的基本概念，详细阐述了它的技术指标，明确了现在技术的发展状况。

关键词：无人机；测控；传输技术；综述

中图分类号：V279 文献标识码：A

无人机测控与信息传输技术就是指对无人机开展的技术控制工作。无人机测控系统是组成全部无人机系统的主要组成部分之一。无人机的检测系统主要是由数据链和控制系统组成。其中数据链主要包括装在机上的机载数据装置和安装在地面上面的数据终端装置。数据链的重要技术参数是依据作用的距离和传输速率以及抗干扰作用。无人机的数据链具有上下行传输能力不对称的特征，由于无人机的数据链在使用的过程中处于比较恶劣的环境状态，这也要求数据链应该具有较好的兼容性、截获的概率高的可靠性和比较强大的抗干扰能力，这样才能具备在应战的条件下拥有较好的工作状态。

1.无人机传输技术的关键

1.1 一体化综合信息技术

在以前无人机的数据链通常都是采用立体制技术，这样就会使遥控、音视频的传输和定位功能都能用相对比较独立的信道，这样的设备相对比较复杂。同时，在技术条件方面的考虑，也是为了增加机器设备系统的操作更加简单，在几十多年前，就使用了大量先进的载波综合体制装置，同时也可以根据相关的实际技术需要和未来不同程度的通信综合状况，已经构成了不同形式的无人机综合数据链。无人机数据链通常使用的是信道综合体制，最常用的就是俗称的“三合一”综合信道结构，就是指通过运用跟踪定位和遥测等技术手段统一利用载波的体制结构，也就是使用遥测的信号技术开展跟踪测试，通过利用遥控与遥测进行测距工作，可以使用另外一种单独的下行信道开展视频信息的传输工作。另外一种就是常说的“四合一”综合信道体制，就是指能够跟踪定位、遥控和相关信息统一传输到载波体制结构中，也就是视频资料的传输要与遥测共同使用一个信道，再利用视频与遥测信号开展跟踪测角工作，就可以使用遥控与遥测开展测距工作。视频与遥测的通用方式一共有两种，分别为模拟音频信号和遥测数据副载波频分传输和数字视频与遥测复合传输。通过采用这种综合信道方式，可以彻底解决直接接收的问题，通过宽带的有效信号就可以发出相应的高精度追踪信号。这样就完全能够把“四合一”的体制结构的有效程度发挥到最高的限度，也会在现代无人机的数据链中得到广泛应用，但是，相比较来说，“三合一”的体制将会受到一定的限制和差别，效果不够明显。

1.2 无人机的编码技术

无人机的主要任务就是将传感器的视频资料信息进行传输，这也是无人机测控装置的主要功能，也可以说这就是反映无人机数据链规模程度的主要指标。图像信号的主要任务就是将传感器视频信息表现出来，将视频的图像信号通过技术手段进行有效的数字压缩编码，能够使传输带宽尽量地减少，这样做能够有利于该系统的加密和采取抗干扰手段。同时，也要根据无人机的各种使用特征，重点研究易于存储而且具有较强实时功能的、具有恢复图像质量很好的高倍数字视频压缩技术。

1.3 数据的抗干扰性

无人机测控系统的抗干扰能力是反映无人机性能的一个最重要指标。因为无人机系统通常所使用的抗干扰方法是抗干扰编码、直接序列扩频、扩跳等办法共同结合的使用方法。它的使用既要增强上行窄带遥控的抗干扰水平，同时也要逐步地处理好下行宽带图像的抗干扰能力。另外，应该重点处理好低仰角的条件或者是山区以及城市的严峻复杂状况下的抗干扰问题。

1.4 超视距传输技术

如果无人机的飞行距离已经严重超出测控站的无线电的视距范围时，这就要求数据链应该采用相关的中继方式。同时根据中继设备的所在空间位置，还要将其分为卫星中继、空中中继和地面中继等。空中中继方式的转发设备主要安置于航空器上面。空中中继平台和任务的无人机间一般都是采用定向的天线，并通过数字的传导跟踪定位方式完全能够确保天线波束的相互对准完成。该种中继方式的作用距离应该受到中继航空器的特殊限制，所以更适合中程无人机系统。

由于地面的中继转发设备放置在地面上，在正常的情况下架设在地面站和无人机之间的至高点处。正是因为地面的中继转发装置和地面的测控站之间会有一定的高度差，所以这种中继方式主要是用于能够克服复杂地形的阻挡，這样才能适合全部的近程无人机系统。

1.5 一站多机技术

一站多机数据链就是指一个目标检测站能够和许多架无人机相互之间通信的数据链。测控站大多数时候都是运用时分、频分或码分等多种方式向这些无人机传送相关的控制指令，通过采用这些方法可以向来自不同目标的无人机开展参数和相关任务的传感器信息控制。一旦发生作用距离相对较远的情况，测控站就应该根据实际需要采用增益较高的跟踪天线，对在无线波束不能一起到达的覆盖区域，也可以采用若干个天线或者是多波束天线。

1.6 电磁兼容技术

无人机的数据链有上下行信道的情况之下，就应该要考虑多系统兼容的工作和中继转发，这时还要加上因为安装空间的各种限制，所以多信道频收发设备的兼容问题变得更加紧张。应该根据这些内容的复杂程度，在频段和频道的设计上开展细致的考量，同时也应该采取相应的措施和办法。

1.7 无人机的监控技术

无人机在地面控制时就要完成繁重的任务计划和监控效果，也要根据实际状况来处理一些数据，彻底解决好数据处理、综合显示和海量记录等各种问题，就应该做到显示比较明晰、操作更为简单的方式。

2.无人机测控技术的发展趋势

随着无人机技术的增强，对飞机的机上任务量也在逐步增大，这就要求数据链下行数据经常应该开展传输速率的提高工作。所以应该研究更高性能的无人机，就应该从以下几个方面开展工作：

2.1 对图像的数据进行压缩处理，这样能够提高数据的速率和高速数据的解调工作，也使更高频段的宽带能够接受发信机的技术，也有可能达到激光通信技术。

2.2 随着电子战技术的快速发展，对无人机的数据链也提出了更多的要求，应该加强数据链的提高和抗截获能力的提升。所以，应该研究更强性能的数据链技术，特别是要研究适应复杂林区或城市恶劣环境条件的抗干扰技术。

2.3 应该根据无人机的多机编队特点，加强对一站多机数据链和多链路的中继数据链的要求。加快对一站多机数据链技术的支持，更多的使用多波束等国际先进技术，要研发多机和多链路无人机的测控与信息传输网络技术。尤其是采用空中中继卫星等技术在远程无人机测控网络技术方面的应用。

2.4 面对无人机系统的普遍应用，应该加快实现多机多系统共同协同的效果，实现互联互操作和资料的共享，真正提高无人机的使用效率，制定科学合理的无人机操作标准，能够提高无人机的测控水平。

结语

加强无人机系统的装备建设对当今高新技术产业装备的提升起到重要的意义，各种新型无人机的运用和发展，已经在世界的各个领域受到广泛的重视和应用，同时也对无人机的测控技术发展提出了新的要求。

参考文献

[1]郭梯云.数据传输[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2]金石.无人机通信信道的统计模型[J].航空学报，2016（2）：37.