無人機系統(tǒng)信息傳輸技術分析

劉逸宸

摘 要：根據(jù)無人機的工作特點進行分析，它主要是實現(xiàn)空中數(shù)據(jù)的采集和處理平臺，是一個智能化的采集、分析、傳輸系統(tǒng)。無人機可以實現(xiàn)高精度的視頻影像采集，在交通、氣象、部隊信息偵察等多個領域中應用廣泛，并且做出巨大貢獻。本文闡述了無人機信息傳輸系統(tǒng)的基本概念，從它的需求和使用兩方面因素出發(fā)，討論了無人機系統(tǒng)的成本控制要求、戰(zhàn)術應用需求。從而分析了無人機系統(tǒng)信息傳輸技術近年來的發(fā)展狀況，并對信息傳輸技術進行了多方面的探討。

關鍵詞：無人機系統(tǒng) 信息傳輸技術 發(fā)展狀況

中圖分類號：V279 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（b）-0086-02

隨著科學技術的不斷進步，無人機領域逐漸發(fā)展成熟，無人機任務載荷和平臺發(fā)展也越來越好。無人機遠程技術在信息化作戰(zhàn)偵察活動中作用不斷突顯，具有較強的長續(xù)航能力、承載能力，而在無人機長航中，對性能的要求不斷提升，要求無人機具備高可靠的定位導航、監(jiān)視及通信等能力，這些對無人機系統(tǒng)信息傳輸技術都有嚴格的要求，需要信息系統(tǒng)實現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)的轉換。無人機在執(zhí)行任務時，本身攜帶的可見光相機、雷達、攝像機等任務負載，都會有大量的數(shù)據(jù)等待處理、加工，形成產品傳輸?shù)浇K端，由于系統(tǒng)傳輸能力的限制，數(shù)據(jù)在壓縮過程中會丟失一部分有用的信息，以此來提高信息傳輸效率。很明顯，無人機系統(tǒng)信息傳輸和處理的速率越高，能夠獲得的有用信息越多，偵察能力也明顯提升，效果更加顯著。所以，無人機系統(tǒng)信息傳輸中信息的高速傳輸和處理是確保數(shù)據(jù)接收、高精度偵察的重要部分。

1 無人機系統(tǒng)需求和使用

1.1 成本控制要求

近年來，無人機系統(tǒng)發(fā)展成為一大熱點。各種形式的新型無人機系統(tǒng)在軍事和日常生活中應用，對信息傳輸技術提出了更高的要求。而無人機系統(tǒng)成本是無人機系統(tǒng)設計過程中必須認真考慮的問題，要在提高質量的過程中盡量控制無人機系統(tǒng)成本的投入。

無人機系統(tǒng)設計的重心主要放在無人機平臺和任務載荷兩個內容中，但根據(jù)具體的數(shù)據(jù)表明，無人機指揮控制設備和數(shù)據(jù)測控鏈的成本十分高，是普通無人機成本的2～3倍。這意味著無人機系統(tǒng)的信息傳輸技術可以很大程度上降低系統(tǒng)開發(fā)的成本，及后期無人機訓練、后勤方面的費用，還能夠提高無人機系統(tǒng)的靈活性，增強系統(tǒng)的使用效率。

1.2 戰(zhàn)術應用需求

隨著無人機技術的不斷發(fā)展和完善，單架無人機在執(zhí)行任務時將會面臨不同程度的難度，而強化無人機系統(tǒng)是未來無人機應用的趨勢，能夠提高無人機的各方面使用性能。無人機在工作過程中會進行地面?zhèn)刹烊蝿眨刹斓降男畔⒔?jīng)過處理后傳輸?shù)浇邮战K端上，無人機系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人機群之間的信息交換功能，無人機群多機偵察協(xié)同作戰(zhàn)可以提高信息傳輸?shù)乃俾?，并且克服單架無人機載荷設備的限制，完成大面積的偵察、搜索工作。

2 無人機發(fā)展重點

隨著科學技術的快速發(fā)展，無人機系統(tǒng)應用廣泛。在發(fā)達國家中已經(jīng)成功研究出適用于農業(yè)、氣象等方面的無人機駕駛系統(tǒng)。無人機系統(tǒng)可以執(zhí)行森林防護、道路、環(huán)境監(jiān)控等方面任務，能夠對不同的情況進行監(jiān)控和調查，而且在軍事應用中，無人機系統(tǒng)能夠對國家邊境情況進行監(jiān)視，擴大戰(zhàn)時的感知靈敏度。

近年來，我國的無人機系統(tǒng)研究經(jīng)過了跳躍式的發(fā)展，一定程度上縮小了與發(fā)達國家無人機研發(fā)之間的差距，我國自主研發(fā)的無人機系統(tǒng)能夠基本滿足軍民兩用，并且與國際水平接軌。

但是，我國無人機系統(tǒng)的研發(fā)還是存在諸多的困難，沒有掌握核心的無人機系統(tǒng)研發(fā)技術，雖然有過很多的無人機模型展示，但是實體機的生產并沒有真正實現(xiàn)，并且無人機系統(tǒng)發(fā)展步伐跟不上部隊發(fā)展的步伐，無人機偵察手段較落后。我國的無人機系統(tǒng)信息傳輸技術研發(fā)還在起步階段，和國外的數(shù)據(jù)傳輸速度比較，傳輸速率過低、容量多小，各方面的情況都限制了無人機系統(tǒng)的使用效能。但是，我國在無人機系統(tǒng)研究領域投入了大量的人力、物力及財力，為了盡快趕上發(fā)達國家的發(fā)展步伐。

3 無人機系統(tǒng)信息傳輸技術分析

3.1 通用地面控制線系統(tǒng)及技術標準規(guī)范

數(shù)據(jù)顯示，無人機系統(tǒng)的設計要點是飛機載荷和飛機平臺上，但是地面系統(tǒng)設置成本更高，是單架無人機的2～3倍。因此，在無人機系統(tǒng)信息傳輸過程中，要盡可能地控制無人機多種類型的地面控制系統(tǒng)，一方面可以降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，另一方面能夠增強無人機系統(tǒng)的使用靈活性，提高使用效率。因此，無人機系統(tǒng)的標準化、一般化要求逐漸顯現(xiàn)出來，無人機系統(tǒng)標準要不斷趨向與一般化、系統(tǒng)化、模塊化發(fā)展。

3.2 無人機系統(tǒng)交互操作

無人機交互操作主要分為兩個方面：一是物理方面，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈的大眾化，在信息格式、頻段、數(shù)據(jù)格式等方式的一致性，這是交互操作實現(xiàn)的基本要求。二是應用方面，是地面與飛機載荷控制的通用性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、控制指令、操作控制、數(shù)據(jù)產品標準的統(tǒng)一性。

3.3 多任務載荷接入技術

無人機系統(tǒng)是利用不同傳感器協(xié)同工作完成偵察、搜索任務，任務過程中要確保連貫，完成綜合性的偵察工作，提高無人機系統(tǒng)的使用效率。

多任務載荷接入技術是通過實現(xiàn)不同端口數(shù)據(jù)的接入和處理過程中，出現(xiàn)的復接效率和端口速率的問題，基于短數(shù)據(jù)和長數(shù)據(jù)的混合方案中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的適配和重組任務。數(shù)據(jù)分段/重組適配是為了對實時和非實時的數(shù)據(jù)進行重組和適配工作，由于數(shù)據(jù)的來源不同，數(shù)據(jù)通常會分為短數(shù)據(jù)和長數(shù)據(jù)兩種形式，兩種的區(qū)別在于格式中的字段長度不太相同，利用復接單元對中速和高速模式的數(shù)據(jù)進行封裝，而復接數(shù)據(jù)可以進行無格式化封裝。

3.4 抗干擾、抗截獲數(shù)據(jù)傳輸

信息傳輸系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的關鍵部分。在無人機系統(tǒng)需要在電磁環(huán)境中工作，要具備極強的抗電磁干擾能力，以確保系統(tǒng)的正常運行。為了提高無人機系統(tǒng)的使用壽命，測控系統(tǒng)中要采用低頻譜的電磁輻射技術，對測控系統(tǒng)的信息進行傳輸，一方面能夠提高無人機系統(tǒng)的抗干擾能力，也能夠防止采集的有用信號被截獲，保證信息的安全性。

3.5 高速數(shù)據(jù)傳輸技術

對于一部分戰(zhàn)時無人機而言，在多機協(xié)同任務是高速數(shù)據(jù)的傳輸是非常必要的。利用合成孔徑雷達、高精度的光電傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，效率可以達到每秒數(shù)百兆，設計過程中，要綜合考慮使用構件的體積、重量、靈敏度、功耗等重要數(shù)據(jù)，在一般情況下，會使用高效數(shù)據(jù)壓縮技術來降低功率、帶寬等的不同需求。

4 結語

無人機系統(tǒng)信息傳輸與無人機系統(tǒng)的應用聯(lián)系非常密切，為了滿足國家發(fā)展的需求，重點對無人機信息傳輸技術進行關注，對提高無人機系統(tǒng)的使用效能十分重要。所以，要不斷加強無人機系統(tǒng)信息傳輸技術成果的轉化，對無人機系統(tǒng)成本控制的同時，也要結合各種技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸效率的突破，攻克信息傳輸技術的難關，趕上發(fā)達國家無人機系統(tǒng)研究應用的步伐。

參考文獻

[1] 侯占國，陸志剛，時旭東，等.無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)修理技術研究[J].航空維修與工程，2016（10）：62-64.

[2] 周祥生.無人機測控與信息傳輸技術發(fā)展綜述[J].無線電工程，2008，38（1）：30-33.

[3] 吳潛，雷厲.多無人機測控與信息傳輸系統(tǒng)的技術與發(fā)展[J].電訊技術，2008，48（10）：107-111.

[4] 黃超，孟凡計，王玉文.無人機信息傳輸系統(tǒng)仿真設計[J].通信技術，2012，45（12）：17-19.

[5] 涂宜鋒.無人機寬帶測控與信息傳輸系統(tǒng)關鍵技術研究[J].電訊技術，2014，54（9）：1193-1199.

[6] 黃超.無人機信息傳輸系統(tǒng)中TCDL數(shù)據(jù)鏈關鍵技術研究及仿真[D].電子科技大學，2013.