無(wú)人機(jī)鏈路系統(tǒng)的組成

鏈路系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要任務(wù)是建立一個(gè)空地雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，用于完成地面控制站對(duì)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)距離遙控、遙測(cè)和任務(wù)信息傳輸。遙控實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)和任務(wù)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，遙測(cè)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

任務(wù)信息傳輸則通過(guò)下行無(wú)線信道向測(cè)控站傳送由機(jī)載任務(wù)傳感器所獲取的視頻、圖像等信息，是無(wú)人機(jī)完成任務(wù)的關(guān)鍵，質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo)的能力。

無(wú)人機(jī)鏈路系統(tǒng)組成

無(wú)人機(jī)鏈路的機(jī)載部分包括機(jī)載數(shù)據(jù)終端（ADT）和天線。機(jī)載數(shù)據(jù)終端包括RF接收機(jī)、發(fā)射機(jī)以及用于連接接收機(jī)和發(fā)射機(jī)到系統(tǒng)其余部分的調(diào)制解調(diào)器，有些機(jī)載數(shù)據(jù)終端為了滿足下行鏈路的帶寬限制，還提供了用于壓縮數(shù)據(jù)的處理器。天線采用全向天線，有時(shí)也要求采用具有增益的定向天線。

鏈路的地面部分也稱地面數(shù)據(jù)終端（GDT）。該終端包括一副或幾副天線、RF接收機(jī)和發(fā)射機(jī)以及調(diào)制解調(diào)器。若傳感器數(shù)據(jù)在傳送前經(jīng)過(guò)壓縮，則地面數(shù)據(jù)終端還需采用處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建。地面數(shù)據(jù)終端可以分裝成幾個(gè)部分，一般包括一條連接地面天線和地面控制站的本地?cái)?shù)據(jù)連線 以及地面控制站中的若干處理器和接口。

對(duì)于長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)而言，為克服地形阻擋、地球曲率和大氣吸收等因素的影響，并延伸鏈路的作用距離，中繼是一種普遍采用的方式。當(dāng)采用中繼通信時(shí)，中繼平臺(tái)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備也是無(wú)人機(jī)鏈路系統(tǒng)的組成部分之一。無(wú)人機(jī)和地面站之間的作用距離是由無(wú)線電視距所決定的。

無(wú)人機(jī)鏈路信道頻段

無(wú)人機(jī)地空數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，無(wú)線信號(hào)會(huì)受到地形、地物以及大氣等因素的影響，引起電波的反射、散射和繞射，形成多徑傳播，并且信道會(huì)受到各種噪聲干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量下降。

在測(cè)控通信中，無(wú)線傳輸信道的影響隨工作頻段的不同而異，因此首先需要了解無(wú)人機(jī)測(cè)控使用的主要頻段。無(wú)人機(jī)測(cè)控鏈路可選用的載波頻率范圍很寬。低頻段設(shè)備成本較低，可容納的頻道數(shù)和數(shù)輸速率有限，而高頻段設(shè)備成本較高，可容納較多的頻道數(shù)和較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

無(wú)人機(jī)鏈路應(yīng)用的主要頻段為微波（300MHz~3000GHz），因?yàn)槲⒉ㄦ溌酚懈叩目捎脦?，可傳輸視頻畫(huà)面，它所采用的高帶寬和高增益天線抗干擾性能良好。不同的微波波段適用于不同的鏈路類型。

一般來(lái)說(shuō)，VHF，UHF，L和S波段較適合于低成本的短程無(wú)人機(jī)視距鏈路；X和Ku波段適用于中程和遠(yuǎn)程無(wú)人機(jī)的視距鏈路和空中中繼鏈路；Ku和Ka波段適用于中遠(yuǎn)程的衛(wèi)星中繼鏈路。

如果考慮對(duì)無(wú)人機(jī)(UAV)鏈路的干擾，則需要考慮干擾對(duì)象。無(wú)人機(jī)有一條從控制站到無(wú)人機(jī)的控制鏈路，也叫上行鏈路；它還有一條從無(wú)人機(jī)到控制站的數(shù)據(jù)鏈路，也叫下行鏈路。

對(duì)控制鏈路的干擾

控制鏈路是上行鏈路，因此干擾機(jī)的干擾目標(biāo)是無(wú)人機(jī)，干擾場(chǎng)景如下圖所示，并給出了一些不失一般性的參數(shù)假設(shè)：控制站的蝶形天線增益為20dBi，旁瓣隔離度為15dB，發(fā)射機(jī)功率1W；無(wú)人機(jī)距離地面站20km，無(wú)人機(jī)的鞭狀天線增益為3dBi。

當(dāng)干擾機(jī)指向無(wú)人機(jī)時(shí)，目標(biāo)接收機(jī)接收到的有用信號(hào)的ERPs：

30dBm+20dB=50dBm

上行鏈路損耗：

Ls=32.4+20log(20)+20log(5000)=132.4dB

干擾距離無(wú)人機(jī)10km，計(jì)算出干擾鏈路損耗：

Lj=32.4+20log(10)+20log(5000)=126.4dB

干擾機(jī)的EPRj：50dBm+10dB=60dB

這里假設(shè)無(wú)人機(jī)上的接收天線是鞭狀天線，在地面站方向和干擾機(jī)方向增益相同，從而可以計(jì)算出干信比：

J/S(dB)=ERPj-ERPs-Lj+Ls=16dB

對(duì)數(shù)據(jù)鏈路的干擾

數(shù)據(jù)鏈路也是下行鏈路，干擾機(jī)的干擾目標(biāo)變?yōu)榈孛嬲?，由于假設(shè)地面站采用的是蝶形天線，干擾信號(hào)通常從其天線的旁瓣進(jìn)入，干擾場(chǎng)景如下圖：

此時(shí)，有用信號(hào)的ERPs=33dBm，鏈路損耗為132.4dB；干擾機(jī)的ERPj=60dBm，地面站在干擾機(jī)方向的增益要比無(wú)人機(jī)所在的主瓣增益低15dB，因此為20-15=5dBi，計(jì)算干信比：

J/S(dB)=ERPj-Lj+Gj-(ERPs-Ls+Gr)=12dB