无人机系统指挥控制与通信研究

王浩然

66011部队

前言：在无人机系统中，指挥、控制及通信三个子系统发挥着至关重要的作用，其不仅能够保障无人机系统的安全运行，而且还能够提升无人机系统的工作效率。一般情况下，无人机的指挥与控制会在地面控制站上进行，而要想实现无人机与空中交通管制系统的无缝连接，通信技术是关键，因此，需要对无人机系统指挥、控制及通信的相关技术进行深入研究，方能够促进无人机系统的高效发展。

1 无人机系统指挥控制与通信的相关概述

1.1 指挥

无人机作战指挥指挥内容主要包括以下三点：一是无人机的先后顺序，二是武器弹药的发射，三是动态任务的分配。通常情况下，无人机指挥的方案与决策均需要根据无人机下传的监视信息而决定，而后将决策信息上传至无人机，上传的途径为C2链路，下传的监视信息主要包括全运动视频、高清图像信息两种。当地面控制站与空中交通管制系统都在国土范围内时，传递可采用地面光缆转上行链路的方式，但若无法实现光缆铺设，可直接通过卫星通信传输，以此实现对空中交通的管理与控制。

1.2 控制

由于“人在回路”角色的不同，无人机的控制可总结为四种：（1）人为控制，且涵盖无人机飞行的全过程；（2）部分控制，任务命令不需全部执行，只需执行要求较高的任务即可；（3）只负责监视，并对一些突发情况进行处理；（4）只负责对无人机飞行的控制。目前，由于技术上的限制，处于空中交通管制系统内的控制人员无法对无人机进行自动控制，仍需利用数据链路，这从某种程度上表明了无人机控制是否有效主要取决于通信链路的质量优劣。

1.3 通信

据相关调查显示，由通信问题而引发的无人机事故发生率是所有问题中最高的，一般情况下，无人机通常会选择具有较强抗毁性以及抗截获性的通信链路，这主要是因为通信链路直接决定了无人机的飞行是否安全[1]。由于无人机系统的自动化水平还未发展完全，无人机的移动主要依赖于通信系统，通信系统的可靠度、可行性以及完整性便显得尤为重要，目前，应用于无人机的通信频段为航空无线电频率，美国更是创新了语音通信、数据通信，其中，短消息服务使通信内容的记录变得更加明确与具体。

2 无人机系统指挥控制与通信的关键技术

2.1 数据链技术

在无机人系统指挥控制与通信中，数据链技术的主要作用为实现数据的实时交换，截止到目前为止，无人机数据链共有三种，一是数字数据链，二是通用数据链，三是战术通用数据链[2]。通常情况下，数据链技术在视距条件下与超视距条件下的使用方案是不同的：（1）在视距条件下，数据链以C波段为主，其中，下行链路为3.7～4.2GHz，上行链路为5.9～6.4GHz,这主要是为了保证无人机信息传输的高速要求，而无人机系统指挥控制与通信所选取的GHz量级频率普遍较低，这样能够保证无人机系统不受恶劣天气的影响；（2）在超视距条件下，数据链通常选择卫星通信数据链，这主要是因为卫星通信数据链不仅抗干扰能力强，而且传输比较稳定，但由于其体积较大，所以常被应用于大型无人机上。

2.2 通信抗干扰技术

在无人机的运行过程中，无人机系统的通信链路会受到一定程度的干扰，一是压制式干扰，即空中交通管制系统发送到指挥与控制子系统中的信号被完全干扰，无人机无法接受到任何有用的信号，最终影响无人机系统的正常运行；二是欺骗式干扰，即干扰信号与空中交通管制系统发送给指挥与控制子系统的信号极其相似，无人机无法对信号的真伪进行准确分辨，最终导致判断失误，影响无人机的运行安全。通常情况下，无人机的通信干扰是以三维空间为依据的，当三维空间的干扰信号与指挥控制子系统所发出的遥测信号有所重叠时，那么无论是部门重叠，还是全部重叠，都表示通信过程受到了一定程度的干扰，这时则必须采取相应的抗干扰措施。

2.3 链路断链恢复技术

在实际的飞行过程中，无人机可能会因为种种原因导致链路的断链，比如飞行距离、飞行速度、飞行姿态等，而链路断链对无人机的影响极为严重，这便对地面控制站提出了更高的要求，地面控制站需要及时与无人机之间的定时交互链路进行信息的确认，或是通过下传的遥测信息判断无人机是否存在断链的风险，一旦发现链路断链情况，应尽快进行恢复，目前，常用的链路断链恢复技术共有三种：（1）事先设定空域，断链时无人机应飞行至该空域便在此徘徊，断链恢复后方可继续前行；（2）预先准备备用数据链，利用备用数据链进行飞行的远程控制；（3）无人机自主返回到链路断链前的位置，通过指挥控制子系统在地面控制区域盘旋，等待链路恢复再行起飞。

结论：为了促进无人机系统的发展，本文将无人机系统指挥控制与通信研究作为主要研究内容，在阐述无人机系统指挥控制与通信相关概述的基础上，对数据链技术、通信抗干扰技术、链路断链恢复技术等关键技术做出系统研究，研究结果表明，通过指挥、控制与通信的结合，无人机系统能够发挥出更高的工作效能。在未来，还需进一步加强对无人机系统指挥控制与通信的研究，进而确保无人机系统的工作效能能够在指挥、控制、通信三合一的基础上得到充分发挥。