一體化試驗(yàn)遙測網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與思考

陳志毅 玄志武

摘? 要：隨著裝備試驗(yàn)正在向空天地一體化試驗(yàn)方向發(fā)展，遙測技術(shù)正逐步從“單向、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)向“雙向、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的空地一體化”綜合遙測網(wǎng)絡(luò)模式。文章從國內(nèi)外遙測現(xiàn)狀出發(fā)，分析了遙測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，并結(jié)合美國遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的概念，討論了遙測系統(tǒng)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：一體化;試驗(yàn);遙測

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0077-02

隨著空地一體、全球網(wǎng)格等網(wǎng)絡(luò)為中心的大型復(fù)雜系統(tǒng)的出現(xiàn)，綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為未來的主要模式。過去的方式以單一平臺(tái)為中心，主要依靠自身傳感器和系統(tǒng)，相互之間比較獨(dú)立，沒有形成網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享;當(dāng)前和未來的發(fā)展趨勢是在“以網(wǎng)絡(luò)為中心”的背景下，單一平臺(tái)的性能發(fā)揮取決于整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的發(fā)展[1]。每個(gè)分散的業(yè)務(wù)要素通過全球信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，共享戰(zhàn)場態(tài)勢感知，協(xié)調(diào)統(tǒng)一行動(dòng)，將信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為行動(dòng)優(yōu)勢，充分發(fā)揮整體效力。

現(xiàn)有的試驗(yàn)和評(píng)估方法已不再適用于基于網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)測試和評(píng)估需求，正在向空地一體化測試網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，測試環(huán)境也將從真實(shí)的大氣層變?yōu)閺?fù)雜的電磁環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)空間。因此，美國對(duì)測試與評(píng)估提出了新的要求，并正在向空地一體化測試網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。遙測技術(shù)也逐漸從“單向，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變“雙向，多點(diǎn)到多點(diǎn)空地一體化”綜合遙測網(wǎng)絡(luò)模式[2]。本文從國內(nèi)外遙測現(xiàn)狀出發(fā)，分析了遙測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，并結(jié)合美國遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的概念和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，討論了遙測系統(tǒng)發(fā)展趨勢。

1 空中飛行試驗(yàn)遙測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1 國外遙測技術(shù)現(xiàn)狀

目前，美國飛行試驗(yàn)?zāi)Ｊ街饕譃楠?dú)立試驗(yàn)與聯(lián)合試驗(yàn)。獨(dú)立試驗(yàn)一般針對(duì)短程、單一試驗(yàn)，而對(duì)于巡航飛行試驗(yàn)，區(qū)域可能長達(dá)數(shù)千公里，為實(shí)現(xiàn)全程測量，美國設(shè)計(jì)的航線盡量穿越現(xiàn)有測試的路線，使用現(xiàn)有的若干雷達(dá)和光學(xué)測量設(shè)備組成測量和控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割測量，重點(diǎn)保障典型地形匹配區(qū)的軌跡測量，需要?jiǎng)佑枚鄠€(gè)跟蹤測控設(shè)備一起來聯(lián)合試驗(yàn)，通過地面遙測站和空中測量飛機(jī)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和中繼。

美國在遙測技術(shù)研究方面一直處于國際領(lǐng)先水平，其研究主要在兩個(gè)方向進(jìn)行[3]：一個(gè)方向是基于單向、點(diǎn)到點(diǎn)、串行流遙測（SST）技術(shù)，主要體現(xiàn)在IRIG106標(biāo)準(zhǔn)的每兩年修訂版上，其卓越的技術(shù)特點(diǎn)是高可靠性和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)傳輸;另一個(gè)方向是遙測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究方面，主要體現(xiàn)在iNET遙測網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的研究上，其卓越的技術(shù)特點(diǎn)是可互操作、可重復(fù)使用和可重新配置的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)的遙測數(shù)據(jù)傳輸、遙測數(shù)據(jù)錯(cuò)誤恢復(fù)和動(dòng)態(tài)頻譜資源管理等。

1.2 國內(nèi)遙測技術(shù)現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國測控系統(tǒng)已達(dá)到一定的規(guī)模，測控系統(tǒng)主要包括陸基固定測控站系統(tǒng)，陸基移動(dòng)測控站系統(tǒng)，?；緶y控系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)我國發(fā)射的各種航天飛行器測控，廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)、航天器發(fā)射以及飛行器運(yùn)行管理等。

遙測標(biāo)準(zhǔn)也基本上參考了IRIG106標(biāo)準(zhǔn)，遙測調(diào)制主要使用PCM/FM。隨著IRIG106標(biāo)準(zhǔn)不斷完善以及iNET標(biāo)準(zhǔn)的引入，它引起了國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者的關(guān)注。在過去十年中，中國在遙測領(lǐng)域取得了一些技術(shù)成果，如調(diào)頻遙測性能增強(qiáng)技術(shù)，實(shí)時(shí)軟件基帶技術(shù)，加密和解密技術(shù)，信道編碼和解碼技術(shù)，高比特率數(shù)字遙測調(diào)制傳輸技術(shù)。然而與歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家相比，遙測標(biāo)準(zhǔn)的修訂，新遙測技術(shù)的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)遙測系統(tǒng)的建設(shè)仍然存在一些差距。

2 遙測技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 體系與體系的對(duì)抗

未來是體系之間的對(duì)抗，以一個(gè)單獨(dú)的單元來對(duì)抗一個(gè)體系，絕不是一個(gè)等級(jí)上的較量！基于信息系統(tǒng)的系統(tǒng)的運(yùn)行能力是決定結(jié)果的關(guān)鍵。系統(tǒng)對(duì)抗訓(xùn)練逐步形成，訓(xùn)練模式機(jī)制正在發(fā)生變化。因此，組織系統(tǒng)對(duì)抗訓(xùn)練，綜合聯(lián)合訓(xùn)練和復(fù)雜環(huán)境訓(xùn)練是軍事訓(xùn)練轉(zhuǎn)型的正確含義。這就需要對(duì)當(dāng)前的測量和控制標(biāo)準(zhǔn)以及超前標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。基于物理測試的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵褵o法滿足新模型下復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)需求。隨著軍事裝備技術(shù)的不斷完善，在真實(shí)環(huán)境條件下對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)的測試變得越來越迫切，需要聯(lián)合分布式仿真測試和評(píng)估技術(shù)來提高系統(tǒng)的測試和評(píng)估能力[4]。

2.2 使用與效能評(píng)估

效能是指系統(tǒng)在特定條件下滿足指定使用目標(biāo)的能力?！疤囟l件”是指環(huán)境條件，時(shí)間，人員和使用方法等因素;“指定使用目標(biāo)”是指要達(dá)到的目的;“能力”是指目標(biāo)的定量或定性實(shí)現(xiàn)程度。效果評(píng)估是基于影響設(shè)備性能的主要因素，使用一般系統(tǒng)分析方法，在收集信息的基礎(chǔ)上，確定分析目標(biāo)，建立能力測量算法，全面反映設(shè)備對(duì)指定目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，最后給出衡量和評(píng)估設(shè)備有效性的指標(biāo)。自20世紀(jì)70年代以來，美國建立了相對(duì)完整的測試系統(tǒng)。將軍事訓(xùn)練計(jì)劃與實(shí)驗(yàn)任務(wù)相結(jié)合，充分利用各種設(shè)備和裝備以及參加試驗(yàn)的新裝備。組織參與單位在接近實(shí)戰(zhàn)條件下進(jìn)行訓(xùn)練和演練[5，6]。

為了滿足信息化網(wǎng)絡(luò)的要求，測試將從單一的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂眯阅軠y試和效能評(píng)估，測試對(duì)象轉(zhuǎn)換為多系統(tǒng)平臺(tái)和多平臺(tái)系統(tǒng)。系統(tǒng)本身作為主要測試對(duì)象之一，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，速度更快，射程更長，制導(dǎo)復(fù)合和多態(tài)的特點(diǎn)。多方向、多批次、多高度和多平臺(tái)協(xié)同樣式將成為發(fā)展趨勢。

2.3 測控信息安全與防護(hù)

我國測控系統(tǒng)主要采用統(tǒng)一載波測控體制，抗干擾性能差，需要研究先進(jìn)的加解密算法及適用于空間測控與信息傳輸?shù)目垢蓴_體制，如Ka頻段擴(kuò)頻，跳頻，自適應(yīng)空間濾波等;結(jié)合測控通信系統(tǒng)的具體情況提出具體的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、信道編譯碼技術(shù)等抗干擾措施。

3 一體化試驗(yàn)遙測網(wǎng)絡(luò)

3.1 基于iNET的集成網(wǎng)絡(luò)體系

增強(qiáng)型遙測集成網(wǎng)絡(luò)（iNET）是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)測試資源的高效集成。iNET包括：遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（TmNS，telemetrynetworksystem）、iNET外圍設(shè)備（vNET，vehiclenetwork）和網(wǎng)絡(luò)管理（NM，networkmanager）、頻譜資源管理（SAM，spectrumassignmentmanager）外設(shè)配置、人機(jī)接口（HMI）等應(yīng)用軟件組成。它基本涵蓋三個(gè)主要方面：航空，航天飛行試驗(yàn)，遙測傳輸和地面數(shù)據(jù)處理。

與傳統(tǒng)的遙測系統(tǒng)相比，新的遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的PCM串行數(shù)據(jù)流（SST）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，實(shí)時(shí)遙測傳輸功能。新的遠(yuǎn)程和寬帶RF網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路使系統(tǒng)具有上行鏈路遠(yuǎn)程控制功能，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的下行鏈路遙測傳輸能力。可以在相同區(qū)域或多個(gè)區(qū)域中的多個(gè)不同測試環(huán)境（天，空和地）中實(shí)現(xiàn)多個(gè)測試對(duì)象之間的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成和集成。

3.2 遙測系統(tǒng)發(fā)展趨勢

西方國家的大多數(shù)飛行測試都是按照美國IRIG106遙測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試的。美國遙測標(biāo)準(zhǔn)通過持續(xù)改進(jìn)，改進(jìn)和補(bǔ)充，在各個(gè)階段對(duì)飛行試驗(yàn)規(guī)范做出了合理的規(guī)定。然而，隨著今天飛行測試中對(duì)遙測技術(shù)的需求不斷增加，遙測技術(shù)正朝著“遙測加遙控”模式發(fā)展。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛、數(shù)字調(diào)制技術(shù)、新的傳輸協(xié)議等已得到很好的應(yīng)用。地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是空中飛行試驗(yàn)遙測系統(tǒng)的重要組成部分，地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。遠(yuǎn)程，雙向和寬帶射頻網(wǎng)絡(luò)鏈路技術(shù)在遙測中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，為遙測傳輸網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。它還促進(jìn)了測試系統(tǒng)與地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的集成。并與網(wǎng)絡(luò)形成空間網(wǎng)絡(luò)集成，測試資源高效整合遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

作為全球技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，美國的遙測技術(shù)發(fā)展趨勢對(duì)航空飛行試驗(yàn)的未來發(fā)展具有重要的指導(dǎo)作用。到2025年，美國將實(shí)現(xiàn)全國海陸空遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整合。作為新一代遙測網(wǎng)絡(luò)的典范，INET項(xiàng)目反映了遙測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)和空地一體化的發(fā)展趨勢。隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來的遙測系統(tǒng)正向標(biāo)準(zhǔn)化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，將為多目標(biāo)測試提供全面的全覆蓋遙測數(shù)據(jù)傳輸鏈路。

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