无人机基础概论课件_3.6数据链系统.pptxVIP

3.6.1概述

本节将对无人机系统数据链系统的功能及特性进行综述，阐述数据链路特性是如何与无人机的任务和设计相互作用的。

数据链路提供了无人机与地面控制站之间的通信链路，是完整无人机系统的关键部分。在整个系统的设计之中必须考虑数据链路特性，在任务、控制、无人机设计和数据链路设计之间要处理大量的权衡，对无人机系统设计人员而言,认识到这一点十分重要。;3.6.2背景知识

和数据链路相关的最困难和最复杂的问题，主要集中在军用无人机数据链路的特殊需求方面,如屏蔽恶意干扰和信息欺诈。但即使是最基本的民用数据链路，也需要避免由各种射频系统产生的无意干扰，这类干扰在发达的居民区是持续发射的。所以军用和民用系统在需求上的区别并不是问题的根本。;3.6.3数据链功能

无人机数据链路的基本功能如图所示，主要分为以下几部分：

（1）一条带宽频率为几千赫兹的上行链路（或称指挥链路），使得地面站能对飞行器及其载荷进行有效控制。无论地面站何时需要发送指令，必须保证上行链路能够随时启用。但在飞行器执行一个新指令之前，链路可以处于不工作状态（如飞行器在自动驾驶仪控制下从一点飞到另外一点的状态下，链路可以不工作）。;（2）一条可提供两个信息通道的下行链路（可以合并为单一的数据流）。一条状态信息通道（也称遥测通道）用于向地面控制站传递飞行器当前的空速、发动机转速以及载荷状态（如指向角）等信息。该信息通道只需较小带宽,类似于指令链路。第二条信息通道用于向地面控制站传递传感器数据。它需要足够的带宽以传送大量的传感器数据，一般要求其带宽范围为300kHz~10MHz。下行链路一般都是连续传送数据的，但也可能因临时存储机载数据而中断传输。;（3）数据链路也可用于测量地面天线与飞行器之间的距离和方位角。这些数据可用于飞行器的导航，提高机载传感器对目标位置测量的整体精度。;数据链路包括以下几个主要的子系统。数据链路的机载部分包括机载数据终端（ADT）和天线。机载数据终端包括RF接收机、发射机以及连接接收机、发射机和系统其余部分的调制解调器。有时候也包括数据处理器，用于压缩数据以符合下行链路的带宽限制。天线可能是全向的,也可能有增益且需要指向。;数据链路的地面设备也称地面数据终端（GDT）,包括一副或几副天线、一台射频接收机和发射机、调制解调器。若传感器数据在传送前经过压缩，则地面数据终端还需采用处理器对数据进行解压。地面数据终端可以分装成几部分，一般包括一辆天线车（可以放置在距无人机地面控制站一定距离处）、一条连接地面天线与地面控制站的数据链路，以及若干用于地面控制站的处理器和接口。;地面数据终端与机载数据终端之间发送和接收的数据流，无论是通过高带宽的线路或光缆传输，还是由上行链路连接到一颗卫星，由该卫星再连接到第二、三颗中继卫星后最终抵达机载数据终端，数据链路的各功能部件在基本构成方式上都不会有太大变化。而从无人机系统角度而言，还是存在上行链路信息通道和下行链路信息通道。信息通道的传输能力由整个链路中数据量最小的环节来决定。;3.6.4理想数据链特性

无人机数据链路有7个与相互干扰和电子战有关的理想特性：

（1）全球可用的频率分配：无论是和平时期还是战争期间，在用户感兴趣的所有地方，数据链路都能在当地可用的测试和训练操作频点正常工作。

（2）抗无意干扰：尽管会有来自其他射频系统的间歇性带内信号干扰，数据链路仍能正常工作。;3.6.4理想数据链特性

（3）低截获概率：当处在敌方测向系统的覆盖范围和有效距离之内时，数据链路难以被截获和测得方位。

（4）安全性：由于信号加密，即使被截获，也无法被破译。

（5）抗欺骗：在敌方意图向飞行器发送指令或向地面数据终端发送欺骗信号时，数据链路能进行抵制。;3.6.4理想数据链特性

（6）抗反辐射武器：难以被ARM锁定，即使被锁定，也能使对地面站的毁伤降到最低。

（7）抗干扰：即使遇到外界对上行链路或下行链路的蓄意干扰，也能正常工作。;1.全球可用性

全球可用性对通用型的民用及军用系统都是很重要的。专用系统可能只是为在特定地点使用而设计的。原则上，这类特殊系统使用的频带可能只在这些特定地点才可用（此类设计的代价是，如果之后想在其他位置使用这些系统，需对系统进行重新设计）。即便是这种特殊的情况，也不要忘记，该系统可能不得不在其他一个或多个测试地点使用，那里的频率限制可能与最终的使用地点不同。;1.全球可用性

目前，就通用系统而言，欧洲可能是对可用频率限制最严格的地区。进一步的发展将加速全球化过程，其他地区也可能形成与欧洲类似的限制，并具有不同的规则体系。即使是现在,某些“不发展的项目”（NDI），其现成的数据链路销售到欧洲以外的地区，其使用的频带在和平时期的欧洲也可能是不可用的。;2.抗无意干扰能力

能在无意干扰存在时正常运行而不