你和無人機的合理溝通:無人機通信鏈路

2021-02-08 柒獒傳玖

通信鏈路

通信網絡中兩個結點之間的物理通道稱為通信鏈路。無人機系統中的通信鏈路也常被稱為數據鏈。

根據通信鏈路的連接方法，可把通信鏈路分為：（1）點對點連接通信鏈路，這時的鏈路只連接兩個結點；（2）多點連接鏈路，指用一條鏈路連接多個（節點數大於 2 個）結點。

根據通信方式不同，可把鏈路分為：（1）單向通信鏈路；（2）雙向通信鏈路。民用無人機系統一般使用點對點的雙向通信鏈路，也有部分無人機系統使用單向下傳鏈路。

無人機通信鏈路，主要指用於無人機系統傳輸控制、無載荷通信、載荷通信三部分信息的無線電鏈路。

根據 ITU-R M.2171 報告給出的定義，無人機系統通信鏈路是指控制和無載荷鏈路，主要包括指揮與控制（C&C）、空中交通管制（ATC）、感知和規避（S&A）三種鏈路。

通信頻率

目前世界上無人機的頻譜使用主要集中在 UHF、L 和 C 波段，其他頻段也有零散分布。我國工信部無線電管理局初步制定了《無人機系統頻率使用事宜》，其中規定：

（1）840.5～845MHz 頻段可用於無人機系統的上行遙控鏈路，其中，841～845MHz也可採用時分方式用於無人機系統的上行遙控和下行遙測信息傳輸鏈路。

（2）1430～1446MHz 可用於無人機系統下行遙測與信息傳輸鏈路，其中，1430～

1434MHz 頻段應優先保證警用無人機和直升機視頻傳輸使用，必要時 1434～1442MHz也可用於警用直升機視頻傳輸。無人機在市區部署時，應使用 1442MHz 以下頻段。

（3）2408～2440MHz 頻段可用於無人機系統下行鏈路，該無線電臺工作時不得對其他合法無線電業務造成影響，也不能尋求無線電幹擾保護。

機載鏈路設備

機載鏈路設備是指無人機上用於通信聯絡的電子設備，也稱機載電臺。機載電臺一般由發信機、收信機、天線、控制盒和電源等組成。發信機和收信機是電臺的主體，一般安裝在飛機電子艙或靠近天線處，通過電纜與控制盒連接。

視距內通信的無人機多數安裝有全向天線，需要進行超視距通信的無人機一般採用自跟蹤拋物面衛通天線。

地面鏈路設備

民用通信鏈路的地面終端硬體一般會被集成到控制站系統中，稱作地面電臺。部分地面終端會有獨立的顯示控制界面。

視距內通信鏈路地面天線採用鞭狀天線、八木天線和自跟蹤拋物面天線，需要進行超視距通信的控制站還會採用固定衛星通信天線。

電氣系統

無人機電氣系統由電源、配電系統和用電設備三個部分組成。其中電源和配電系統的組合稱為供電系統。

根據電氣系統的位置，無人機電氣系統可分為機載電氣系統和地面供電系統。

機載電氣系統主要由主電源、應急電源、電氣設備的控制與保護裝置及輔助設備組成。

任務設備

類型

按任務設備用途，可以分為偵查搜索設備、測繪設備、軍用專用設備、民用專用設備等。偵搜設備常用的有光電平臺、SRA 雷達、雷射測距儀等，測繪設備則是測繪雷達、航拍相機等。

重量控制

升力是抵消重力和維持無人機飛行的主要的力，為確保產生的升力足以抵消重力，必須避免無人機的載荷超出製造商的建議重量。

無人機搭載任務設備重量主要受限於載重能力。

平衡、穩定性和重心

無人機的重心位置對其穩定性和安全性非常重要。重心是一個點，且不是固定的，它的位置取決於重量在無人機上的分布。隨著裝載對象被移動或者被消耗，重心的位置會發生變化。

無人機的配平主要考慮重心沿縱軸的前後位置。不適當的重心位置會導致無人機出現不穩定狀態。

重心相對橫軸的參考位置也很重要。當飛機相對於縱軸左右重量不平衡時，可以通過調整副翼配平片或者在飛行時保持持續的副翼控制壓力來抵消發生的不平衡狀態。然而，這種狀態下，飛機的飛行是非線性的，不平衡狀態會增加阻力，飛行效率也會降低。

計算裝載重量和重心

計算無人機的裝載重量和重心的方法主要有計算法、圖表法和查表法。

空中交通管制設備

按照行業相關發展規劃，未來在融合空域運行的無人機系統或所有Ⅻ類無人機系統必須安裝專用的空中交通管制設備。

先期的無人機專用空中交通管制設備使用和有人機相似的空管雷達信標系統（ATCRBS，Air Traffic Control Radar Beacon System）。這個系統從軍用敵我識別系統發展而來，屬於二次雷達系統，管制員從二次雷達系統能夠知道飛機的編號、高度、方向等信息。未來所有在隔離空域運行的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ和Ⅺ類無人機系統出於成本和載重原因可以不安裝專用的空中交通管制設備，但是必須安裝由行業協會授權的可以聯網、實時監控的自駕系統。

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