无人机数据链简介(链路通信、天线、中继)

1.2频段

1.2G 2.4G一般用作覆盖用，这个要传的近一些而且工作在这个频段上上设备很多所以会存在多的干扰；5.8G一般做桥接用，频段比较纯净，要比2.4G的传的远，5.8G的穿透能力要强；1.2G、2.4G比5.8G的波长长，所以绕射能力要优于5.8G；而且通常情况下，5.8G设备是定向设备，传输距离远，像摩托罗拉的Canapy，Nanostation等。

1.2 .2数据链

（1）美军用于无人机系统的通用数据链典型产品有CDL、TCDL、MP-CDL，工作频段有UHF、X、Ku等多个频段。下行链路传输速率有10.71Mbit/s、45Mbit/s、137Mbit/s、274Mbit/s等多档,采用了FSK、BPSK、QPSK、OQPSK等多种调制体制,可实现高速率的点对点数据传输,以及10.71Mbit/s以下低速率组网分发传输功能。在上行链路中采用了直接序列扩频(DSS)抗干扰传输体制,并在其监视与控制数据链(SCDL)中还采用了扩跳结合的混合扩频抗干扰传输体制。

（2）Link16 数据链基于 TDMA 协议、联合战术信息分发系统波形（JTIDS）和 J 序列消息标准构成的战术数据链，工作频段在 960-1215MHz 之间。采用了跳频、直接序列扩频等抗干扰技术，为美国陆、海、空各军种共同使用的一种大容量、高保密、强抗干扰、时分多址的战术信息分发系统，具有相对导航、识别、任务管理、空中控制、监视、武器协同、保密话音和电子战等强大功能，可以将各军种参战单位的终端设备连成一个统一的通信网络，以实现战场态势共享，统一指挥和协同作战。（孙雨）

（3）战术瞄准网络技术（TTNT)是一种高速、保密、基于 IP 的武器协同数据链，主要用于实现目标探测、主动识别、瞄准、打击和毁伤评估的过程中，各种作战信息的及时共享。2005 年美国发布的无人机路线图中确定将来战术数据链的发展将围绕 IP 进行发展，以适应低面平台的通用性需要。

（4）任务数据链硬件:基于COFDM 技术的数据传输设备,其一般以图传为主，数据传输速率在 2Mb/s 以上，同时会配备有 GPS 通道和一个串口传输通道满足其他小容量数据的下行传输。基于 COFDM 的 IP 桥接设备，其上配置了网络接口包括视频接口，同时满足了图像和其他类型大数据量数据的需求，是任务链设备的较好选择。

（5）任务数据链协议:任务数据链一般为下行的应用信息，如图像、视频或其他遥感数据，其根据各种无人机应用需求提出，数据量一般会非常大，一般都需达到 1Mbps 的数据传输率。在上文我们提到硬件任务数据链的两种选择，一是采用以图传设备为主的视频传输数据链路，上面会辅以简单的串口低速下行通道。在该种情况下数据链协议一般由设备供应商定制好，我们可得到处理好的图像影像资料。另外一种选择是采用无线网桥，许多设备供应商采用微波技术现可以供应功率低于1w但是数据传输在1Mb/s的设备。对于这种设备采用通用的 TCP/IP 协议即可进行数据传输，对于传输信息的类型可以有自己更丰富的选择，可以实现各种类型遥感数据的组织传输。而在数据内容编码可以采用和控制数据链相同的编码方式，只是说底层的传输协议和接口不同而已。但是对于图像视频传输需要采用基于 udp 等的码流技术，在飞机下行数据前进行相应的数字化处理。

1.2.3 天线

天线的基本概念:

（1）带宽：谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，这副天线的性能都是差不多的，这个范围就是带宽。高增益往往伴随着窄带宽。

（2）增益：指的是相对增益，指天线最强辐射方向强度与参考天线的强度之比取对数。如果参考天线是全向天线，增益的单位为 dBi。如果天线在一些方向上增益为正，由于天线的能量守恒，它在其他方向上的增益则为负。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

（3）天线电波极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而在垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。

输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流比值。

驻波比：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。

（6）回波损耗：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。

1.2.4多机通信中继规划

多中继无人机中继规划[孙雨]：多无人机系统中一般存在至少一个地面站来管理多机任务飞行，如果多无人机位置规划是由地面站统一规划则认为在线规划算法，如果各无人机节点自主规划则称该种策略为本地规划算法或离线算法。

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