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现代无人机系统设计(讲义)

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角误差,所以叫“单脉冲”。这种体制跟踪接收机的设备复杂,跟踪精度较高。单脉冲体制又分为振幅和差式和比相和差式两大类。振幅和差式单脉冲多用于抛物面天线的系统中,比相单脉冲多用于微带平面天线或成对阵列天线的系统中。

2 技术特点

无人机数据链是一个双向传输能力不对称的数据链,上行链路传输速率相对较低,要求具有强的安全保密和抗干扰能力;下行链路传输速率高,要具有好的抗截获性;同时视距内通过测距和测角可实现对无人机的辅助定位功能。

随着无人机数据链技术的不断发展,以及在标准化、通用化方面的不断完善,无人机数据链已逐渐发展成为一种情报、监视与侦察(ISR)和指挥控制(C2)结合的综合数据链。

3 以色列无人机数据链

以色列无人机品种较多,配套的数据链主要有EL/K1850、EL/S-8815、EL/S-8825等(TADILAN、ELTA等电子公司研制)。

工作波段:UHF、L、S、C、X、 Ku 正在开发Ka波段产品。 传输速率:2 Mbps、4 Mbps、8Mbps 最高到10.71 Mbps。

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传输光电、雷达、红外、侦收等传感器数据。

? 抗干扰技术: (1)抗外来敌方干扰

上行链路,普遍采取的是直接序列扩频体制,扩频增益20~33dB,有些系统也采用了跳频和扩跳结合的抗干扰技术,其跳频速率每秒在500~2000跳左右;下行宽带链路普遍采用信道编码(卷积+交织+RS)提高系统的抗干扰能力 。另外上下行链路各配置多个频点用于躲避外来干扰。

正在研究自适应干扰对消技术和智能调零天线技术在无人机数据链中的应用。

(2) 抗多径干扰

以色列采用RAKE接收、宽带均衡、窄波束的赋形天线等技术。 系统传输体制:

早期采用模拟传输体制,后期普遍采用数字传输体制,侦察图像采用了JEPG、MEPG以及新的H.264数字图像压缩技术。

近10年来以色列开始发展具有空中中继和卫星中继能力的中远程无人机数据链,分别用于改进的“搜索者”(Searcher)、“苍鹭”(Heron)、“猎犬”(Hunter)、“赫尔姆斯450” (Hermes) 、“赫尔姆斯1500” (Hermes)以及与法国联合研制的“鹰-1”等无人机上。

? 无人机群测控:

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最新资料报道在某近程小型无人机上利用“星”链组网实现了控制多架无人机。

可以看出以色列无人机发展也是经历了从近短程向中远程发展;从面对项目的独立“烟囱”式发展向通用化、系列化、组合化发展;从单系统点对点向网络化发展历程。

4 美国的无人机数据链

美国是目前世界上无人机系统发展速度最快、技术水平最高、品种最多、功能应用最全的国家。

早期的无人机数据链主要针对不同项目研制,工作频段UHF、L、S、C、X、Ku等,传输速率不规范,随着装备数量的增加,美国意识到无序发展对装备应用效能的不利影响,开始规划和统型,发展通用数据链。

CDL、SCDL、TCDL、MP-CDL是无人机通用数据链的典型产品。 工作频段:X/Ku波段

传输速率:10.71Mbps、45Mbps、137Mbps、 274Mbps(下行链路); 调制体制:BPSK、QPSK、OQPSK。 ? 抗干扰方式:

上行采用直接序列扩频抗干扰传输体制(SCDL采用了扩跳结合的抗干扰传输体制),扩频增益20~33dB,下行采用卷积编码+交织+RS的信道编码技术;

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? 具有低速率(10.71Mbps)组网分发传输功能; ? 图像压缩也采用了最新的H.264图像压缩编码技术; ? 远程长航时无人机系统配置卫星中继数据链,通信卫星 采用Ku波段商用或军用通信卫星,返向信息传输速率可 达1.544 ̄50Mbps。 生产厂家:

美国L-3西部通信系统公司、雷神C3系统公司

系统组成:X波段通用数据链(CDL),Ku波段卫星中继数据链,UHF波段卫星中继数据链,地面控制站(MCE、LRE)

主要指标:

作用距离: 200 km(无中继)/5500 km(卫星中继) 工作波段 : 视距 X波段(8~12 GHz)

UHF波段(300 ~1000 MHz )

中继 Ku波段(12 ~18 GHz )

UHF波段(300 ~1000 MHz )

上行数据速率: 视距 200 kbps(X波段)

/9.6 kbps(UHF波段) 中继 200 kbps(Ku波段)

/1.2 kbps(UHF波段)

下行数据速率:视距 10.7/137/274 Mbps(X波段),

9.6 kbps(UHF波段)

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中继 1. 544~47.85 Mbps(Ku波段)

/ 1.2 kbps(UHF波段)

方位/距离精度:2 mrad/50 m 机载设备重量:170 kg

地面站操作人数:5 人(任务控制单元MCE)

通过美国在几次局部战争的应用报道以及部分相关文献可以看出,美国在无人机应用中也遇到了频谱使用混乱、系统兼容工作能力差、系统公用互操纵性差、系统协同作战和整体作战效能不高,以及装备型号繁多造成的应用和保障困难等问题,为此美国军方成立了专门无人机管理机构协调无人机的技术发展,提出了四个版本的无人机发展路线图,规范指导工业部门无人机的技术发展。从无人机发展路线图和一些相关文献中可以得到以下七方面启示。

一方面美国规范了未来无人机的使用频段视距数据链主用UHF、C、Ku频段,发展更高的Ka波段数据链作为下一阶段的主要方向,卫星中继数据链将来主用Ka波段。

当前无人机地空数据链使用频率 :

UHF 340~400MHz(陆军)、225~400MHz(空军) /420~450MHz S 2400~2483.5MHz C 4400~5850 MHz X 9750~10425MHz Ku 14400~15350MHz

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现代无人机系统设计(讲义)

角误差,所以叫“单脉冲”。这种体制跟踪接收机的设备复杂,跟踪精度较高。单脉冲体制又分为振幅和差式和比相和差式两大类。振幅和差式单脉冲多用于抛物面天线的系统中,比相单脉冲多用于微带平面天线或成对阵列天线的系统中。2技术特点无人机数据链是一个双向传输能力不对称的数据链,上行链路传输速率相对较低,要求具有强的安全保密和抗干扰能力;下行链路传输速率
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