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一文看懂無人機通信鏈路系統(tǒng)
無人機是無人駕駛飛行器的簡稱，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛行器。從技術(shù)角度定義可以分為：無人固定翼飛機、無人垂直起降飛機 、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。無人機應(yīng)用場景非常多，我們常見民用航拍、巡線、植保，軍用的偵查，中繼、打擊，警用巡邏，監(jiān)視等。隨著民用無人機技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的公司投入到無人機的項目開發(fā)中。
無人機系統(tǒng)主要分為三大部分：地面站、飛控以及無線通信鏈路，下面我們一起了解一下無人機無線通信鏈路系統(tǒng)。
鏈路系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的重要組成部分，其主要任務(wù)是建立一個空地雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，用于完成地面控制站對無人機的遠(yuǎn)距離遙控、遙測和任務(wù)信息傳輸。遙控實現(xiàn)對無人機和任務(wù)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，遙測實現(xiàn)無人機狀態(tài)的監(jiān)測。
任務(wù)信息傳輸則通過下行無線信道向測控站傳送由機載任務(wù)傳感器所獲取的視頻、圖像等信息，是無人機完成任務(wù)的關(guān)鍵，質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到發(fā)現(xiàn)和識別目標(biāo)的能力。
1、我國對無人機使用頻段規(guī)定
無人機通信鏈路需要使用無線電資源，目前世界上無人機的頻譜使用的主要集中在UHF、L和C波段，其他頻段也有零散分布。目前我國工信部無線電管理局初步制定了《無人機系統(tǒng)頻率使用事宜》，規(guī)劃840.5-845MHz、1430-1444MHz和2408-2440MHz頻段用于無人駕駛航空器系統(tǒng)。其中規(guī)定：1.840.5~845Mhz頻段可用于無人機系統(tǒng)的上行遙控鏈路，其中，841~845Mhz也可采用時分方式用于無人機系統(tǒng)的上行遙控和下行遙測信息傳輸鏈路。2.1430~1446MHz頻段可用于無人機系統(tǒng)下行遙測與信息傳輸鏈路，其中1430~1434MHz頻段應(yīng)優(yōu)先保證警用無人機和直升機視頻傳輸使用，必要時1434~1442MHz也可以用于警用直升機視頻傳輸。無人機在市區(qū)部署時，應(yīng)使用1442MHz以下頻段。3.2408~1440MHz頻段可用于無人機系統(tǒng)下行鏈路，該無線電臺工作時不得對其他合法無線電業(yè)務(wù)造成影響，也不能尋求無線電干擾保護(hù)。
2、無人機鏈路系統(tǒng)組成
無人機鏈路的機載部分包括機載數(shù)據(jù)終端（ADT）和天線。機載數(shù)據(jù)終端包括RF接收機、發(fā)射機以及用于連接接收機和發(fā)射機到系統(tǒng)其余部分的調(diào)制解調(diào)器，有些機載數(shù)據(jù)終端為了滿足下行鏈路的帶寬限制，還提供了用于壓縮數(shù)據(jù)的處理器。天線采用全向天線，有時也要求采用具有增益的定向天線。
鏈路的地面部分也稱地面數(shù)據(jù)終端（GDT）。該終端包括一副或幾副天線、RF接收機和發(fā)射機以及調(diào)制解調(diào)器。若傳感器數(shù)據(jù)在傳送前經(jīng)過壓縮，則地面數(shù)據(jù)終端還需采用處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。地面數(shù)據(jù)終端可以分裝成幾個部分，一般包括一條連接地面天線和地面控制站的本地數(shù)據(jù)連線 以及地面控制站中的若干處理器和接口。
對于長航時無人機而言，為克服地形阻擋、地球曲率和大氣吸收等因素的影響，并延伸鏈路的作用距離，中繼是一種普遍采用的方式。當(dāng)采用中繼通信時，中繼平臺和相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備也是無人機鏈路系統(tǒng)的組成部分之一。無人機和地面站之間的作用距離是由無線電視距所決定的。
3、無人機鏈路信道頻段
無人機地空數(shù)據(jù)傳輸過程中，無線信號會受到地形、地物以及大氣等因素的影響，引起電波的反射、散射和繞射，形成多徑傳播，并且信道會受到各種噪聲干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量下降。
在測控通信中，無線傳輸信道的影響隨工作頻段的不同而異，因此首先需要了解無人機測控使用的主要頻段。無人機測控鏈路可選用的載波頻率范圍很寬。低頻段設(shè)備成本較低，可容納的頻道數(shù)和數(shù)輸速率有限，而高頻段設(shè)備成本較高，可容納較多的頻道數(shù)和較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
無人機鏈路應(yīng)用的主要頻段為微波（300MHz~3000GHz），因為微波鏈路有更高的可用帶寬，可傳輸視頻畫面，它所采用的高帶寬和高增益天線抗干擾性能良好。不同的微波波段適用于不同的鏈路類型。
一般來說，VHF，UHF，L和S波段較適合于低成本的短程無人機視距鏈路；X和Ku波段適用于中程和遠(yuǎn)程無人機的視距鏈路和空中中繼鏈路；Ku和Ka波段適用于中遠(yuǎn)程的衛(wèi)星中繼鏈路。
(責(zé)任編輯：李俊勇)