某型飞行器测控通道的研究

中国人民解放军92515部队 侯素娟

中国人民解放军92419部队 曹 勇

某型飞行器测控通道的研究

中国人民解放军92515部队 侯素娟

中国人民解放军92419部队 曹 勇

测控通道是连接飞行器与地面站的重要途径，军用领域多采用网络拓扑结构。本文以几种典型数据链和通信协议为例，对测控通道进行了分析和研究，介绍了数据链的拓扑结构和设计方案。

飞行器；测控通道；数据链

1.引言

随着计算机硬件的发展，通信技术也随之取得巨大进步[1]，但是对数据链的研究仍然收到限制[2]。测控通道是按照一定的规则和协议，传递信息的途径。测控通道的畅通，是飞行器飞行安全的重要保证[3]。这就对测控通道的实时性、保密性、稳定性提出了更高的要求[4]，同时也对测控设备及传输协议提出了新的要求。当飞行器处于飞行状态时，信道要将飞行器的各种参数通过机载遥测设备传输回地面，其中包括飞行器位置、姿态、图像等大量信息。如今电磁环境复杂，测控通道容易受到各种干扰，需要不断的进行调整和完善，以适应复杂的工作环境。

世界先进的测控通道较早的有美国的Link-4、以色列的“星链”等。随着其不断发展，对体积、重要、双向传递、抗干扰性、保密性等方面要求的提高，陆续有Link-11、Link16、Link-22的问世。它们应用于的武器种类更多，距离更远，不易被截获。对测控通道的优化，可以通过改良其结构，进行层次化设计，弥补一对一的模式，将大量信息共用一个大的通道，提高效率，共享资源，节约了成本。

2.通道类型

如今接口协议种类很多，高频率、宽带宽、大容量是当前测控通道的特点，不断满足军事和民用需求。不同系列的链路都由各自的优缺点，都需要通过相应的解码和转换，兼容性也在发展中不断改善。

Link-4采用的是V系列和R系列，集中式星状网拓扑网络。其包括control message和answer message两部分。V系列对应control message，指上行链路，即地-空链路；R系列对应answer message，指下行链路，即空-地链路。Link-11采用的是M系列，集中式网状网网络拓扑。它将信息传递的模式扩展到了舰-岸链路。工作能力提高的同时，也使得工作方式变得复杂。Link16才用的是J系列，分布式网状网拓扑网络。J系列更为智能化，可区分数据的重要程度。

CDL是新型的宽带测控通道，可同时面向多个测控站，任务接口包括同步数据接口、ATM接口、以太网接口和串口。工作时它首先记录下采集到的信息，然后对风险进行判定，对信息重新解码，转换为新的信息。再根据地面站的要求，形成新的测控通道，选择安全的途径，最后再传递信息。

3.地面控制系统

地面控制系统简称为GCS（Ground Control System）。地面控制系统可以对飞行器发送指令以控制飞行，多用于无人机。GCS不断向飞行器发送信号，也在不断接收信号，当超过一定时间未收到飞行器回传的信号，即认为飞行器失控，飞行器将转入程控模式或其他应急模式，例如返回起飞点或者回收点、原地盘旋等。信号多采用二进制格式。民用测控通道协议一般情况下不涉及保密等要求，往往设计的比较容易理解，通用性较强。

4.结构特点

拓扑模型主要包括一对一、星状、树状[5]、网状等模型。星状模型又可以分别以地面、主机、飞行器为中心；网状又分为完全连接网络和不完全连接网络。当采用星状中心模型时，上行数据首先要到达主机，必须严格遵守协议约定的时效，才能正常传递信息。下行数据首先要到到从机，具有一对多功能，也可以设置中继点进行交接。为了信息传递顺利，测控通道必须采用无缝对接，具有一定的通用性。这是为了防止传感器信息格式不同，导致不能被正确识别。这就要求各项数据均采用质量管理体系要求，有相同的标准规范，实现多平台的通用性。测控通道要具有一定的抗干扰能力。现如今电磁环境相当复杂，链路之间相互干扰，要想保证飞行器安全飞行以及数据的保密，就必要保证通道不受影响。测控通道也应该具有较好的实时性。飞行器飞行速度快，遥测信息较小的滞后，都可能带来不可挽回的后果。最后，测控设备应当轻巧。飞行器负载能力有限，过多的重量都会增大功率，缩短巡航时间和距离。测控通道应当遵循相应的通信协议，上行和下行数据才能正确的执行。精度不同，所需的空间就不同。我们熟悉的TCP/IP协议是四层协议，应用广泛。

5.结论

本文简要介绍了测控通道的工作原理和研究背景，对几种典型的测控通道类型进行了对比，分析了各自的优缺点，并进一步对GCS协议进行了阐述。最后研究了网络拓扑结构，详细分析了其分类和功能特点，为该领域的研究指明了方向，具有较强的指导意义。

[1]谢天立.小型无人机数据链的研究[D].华南理工大学,2012.

[2]李忠英.具有二阶环节的最优导引率[J].航空学报,Vol.3,No.1,1982.

[3]朱晓娟.飞行控制系统多传感器信息融合技术研究[D].南京航空航天大学,2008.

[4]王剑.Link-11系统关键技术研究与改进-组网技术与抗干扰技术[D].南京:东南大学,2007.

[5]Hu L.Topology Control for Multihop Packet Radio Networks. IEEE Trans Commun.1993,41(10):1474-1481.

侯素娟，女，92515部队助理讲师，研究方向：测控与导航。

曹勇，现供职于中国人民解放军92419部队。

Research on the Measurement and Control Channel of an Aircraft

Hou SuJuan Cao Yong

(Unit 92515 of PLA,liao ning, HuLuDao 125000)
(Unit 92419 of PLA,liao ning, Xing Cheng 125106)

The measurement and control channel is an important way to connect aircraft and ground stations, and network topology is always used in military fi eld. In this paper, several typical data link and communication protocol are taken as examples to analyze and study the measurement and control channel, and introduced the topological structure and design scheme of data link.

Aircraft; Measurement and control channel; Data link