第08章-無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)

第8章

無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗

掌握無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的構(gòu)成及功能

了解無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中的關(guān)鍵技術(shù)

了解無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)8.0內(nèi)容框架圖傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程

無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈構(gòu)成

主要性能發(fā)展方向功能構(gòu)成硬件構(gòu)成編碼解碼調(diào)制解調(diào)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)抗干擾技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)截?cái)酂o(wú)線數(shù)傳電臺(tái)8.0無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈簡(jiǎn)介無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侨蝿?wù)機(jī)、地面控制站之間，以及任務(wù)機(jī)與中繼機(jī)、武器系統(tǒng)或其它操作平臺(tái)之間，按照約定的通信協(xié)議和信息傳輸方式，進(jìn)行指令交互、信息傳遞的無(wú)線通信鏈路，是保證無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確完成任務(wù)的重要途徑。數(shù)據(jù)鏈通過(guò)在傳感器、指揮控制中心、任務(wù)載荷之間建立實(shí)時(shí)、高效的信息交互網(wǎng)，以滿足體系化作戰(zhàn)信息交換需求。數(shù)據(jù)鏈作為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部以及無(wú)人機(jī)系統(tǒng)與其它作戰(zhàn)系統(tǒng)之間，搭建了一個(gè)具有實(shí)時(shí)性、靈活性的偵察勘測(cè)、信息交互和協(xié)同作戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)、指揮控制和裝備協(xié)同信息的實(shí)時(shí)分發(fā)，支持無(wú)人機(jī)與指揮控制中心的互聯(lián)互通，是將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)融入網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系的重要手段，在整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。8.1數(shù)據(jù)鏈的構(gòu)成1．?dāng)?shù)據(jù)鏈的功能構(gòu)成2．?dāng)?shù)據(jù)鏈的設(shè)備構(gòu)成8.1.1數(shù)據(jù)鏈的功能構(gòu)成從功能上無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈主要包括：（1）上行鏈路：信息由地面站傳遞至飛行器，用于地面控制站對(duì)飛行器控制。目前上行鏈路在民用無(wú)人機(jī)中廣泛使用的是無(wú)限電（即射頻）遙控上行鏈。（2）下行鏈路：信息由飛行器傳遞至地面站。該鏈路可提供兩個(gè)信息通道（可以合并為單一的數(shù)據(jù)流）：

一條狀態(tài)信息通道（也稱遙測(cè)通道）用于向地面站傳遞飛行器當(dāng)前的空速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及載荷狀態(tài)（如指向角）等信息。

第二條信息通道用于向地面控制站傳遞傳感器數(shù)據(jù)。它需要足夠的帶寬以傳遞大量的傳感器數(shù)據(jù)，一般要求其帶寬范圍為300kHz~10MHz。一般下行鏈路的傳輸速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上行鏈路。（3）中繼鏈路：當(dāng)無(wú)人機(jī)超出無(wú)線電視距范圍時(shí)，需要采用中繼方式實(shí)現(xiàn)地面指揮與無(wú)人機(jī)群間的通信，構(gòu)成中繼鏈路。8.1.1數(shù)據(jù)鏈的功能構(gòu)成按中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備所處的不同位置可以分為地面中繼以及空中中繼方式。地面中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備置于地面控制站與無(wú)人機(jī)之間的制高點(diǎn)上;空中中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備置于某種合適的空中中繼平臺(tái)上，空中中繼平臺(tái)和任務(wù)無(wú)人機(jī)間采用定向天線，并通過(guò)數(shù)字引導(dǎo)或自跟蹤方式確保天線波束彼此對(duì)準(zhǔn)。相比較地面中繼而言，空中中繼成本要高些。按照中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的不同又可以分為飛機(jī)中繼以及衛(wèi)星中繼。飛機(jī)中繼方式采用飛機(jī)作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，由地面站、中繼飛機(jī)、任務(wù)無(wú)人機(jī)群構(gòu)成超視距通信網(wǎng)，其特點(diǎn)是移動(dòng)速度快、機(jī)動(dòng)性高、電波受空間限制少并且成本低，但考慮到無(wú)人機(jī)的抗打擊能力不強(qiáng)，采用這種中繼方式不是太可靠。衛(wèi)星中繼方式采用通信衛(wèi)星(或數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星)作為轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，無(wú)人機(jī)上要安裝一定尺寸的跟蹤天線，機(jī)載天線采用數(shù)字引導(dǎo)指向衛(wèi)星，采用自跟蹤方式實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的跟蹤相比較無(wú)人機(jī)中繼方式而言，衛(wèi)星中繼的覆蓋范圍更廣，并且衛(wèi)星的信道性能較穩(wěn)定，可用頻帶寬，通信容量大。8.1.2數(shù)據(jù)鏈的設(shè)備構(gòu)成從設(shè)備上，數(shù)據(jù)鏈路設(shè)備包括數(shù)據(jù)鏈路的機(jī)載部分和地面部分。數(shù)據(jù)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)（數(shù)傳電臺(tái)）以及連接接收機(jī)發(fā)射機(jī)和系統(tǒng)其他部分的調(diào)制解調(diào)器。有時(shí)候也包括數(shù)據(jù)處理器，用于壓縮數(shù)據(jù)以符合下行鏈路的帶寬限制。天線可能是全向的，也有可能需要增益且需要指向。數(shù)據(jù)鏈路的地面設(shè)備也稱地面數(shù)據(jù)終端（GDT），該終端包括一副或者幾副天線、一臺(tái)射頻接收機(jī)和發(fā)射機(jī)（數(shù)傳電臺(tái)）、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)終端還需采取處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓。地面數(shù)據(jù)終端可以分裝成幾部分，以軍用無(wú)人機(jī)為例，包括：一輛天線車（可以放置在距無(wú)人機(jī)地面控制站一定距離處）、一條連接地面天線與地面控制站的數(shù)據(jù)鏈路，以及若干用于地面控制站的處理器和接口。8.2數(shù)據(jù)鏈路傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程1．編碼解碼2．調(diào)制解調(diào)3．發(fā)射機(jī)和接收機(jī)

8.2.1編碼解碼

為什么要進(jìn)行編碼？

為了便于使用，容易記憶，常常要對(duì)加工處理的對(duì)象進(jìn)行編碼，用一個(gè)編碼符合代表一條信息或一串?dāng)?shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼在計(jì)算機(jī)的管理中非常重要，可以方便地進(jìn)行信息分類、校核、合計(jì)、檢索等操作。

接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹PCM和PPM技術(shù)。 PCM是英文pulse-codemodulation的縮寫，中文的意思是：脈沖編碼調(diào)制，又稱脈碼調(diào)制。PPM是英文pulsepositionmodulation的縮寫，中文意思是：脈沖位置調(diào)制，又稱脈位調(diào)制。有些航模愛(ài)好者誤將PPM編碼說(shuō)成是FM，其實(shí)這是兩個(gè)不同的概念。前者指的是信號(hào)脈沖的編碼方式，后者指的是高頻電路的調(diào)制方式。操作通過(guò)操縱發(fā)射機(jī)上的手柄，將電位器阻值的變化信息送入編碼電路。編碼電路將其轉(zhuǎn)換成一組脈沖編碼信號(hào)（PPM或PCM）。這組脈沖編碼信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻調(diào)制電路（AM或FM）調(diào)制后，再經(jīng)高放電路發(fā)送出去。遙控設(shè)備中最常用的兩種脈沖編碼方式就是PPM和PCM。

8.2.1編碼解碼方式

最常用的兩種高頻調(diào)制方式是FM調(diào)頻和AM調(diào)幅：最常見(jiàn)的組合為PPM/AM脈位調(diào)制編碼/調(diào)幅、PPM/FM脈位調(diào)制編碼/調(diào)頻、PPM/FM脈沖調(diào)只編碼/調(diào)頻三種形式?！岸抖妗钡漠a(chǎn)生：通常的PPM接收解碼電路都由通用的數(shù)字集成電路組成，如CD4013，CD4015等。對(duì)于這類電路來(lái)說(shuō)，只要輸入脈沖的上升沿達(dá)到一定的高度，都可以使其翻轉(zhuǎn)。這樣，一旦輸入脈沖中含有干擾脈沖，就會(huì)造成輸出混亂。由于干擾脈沖的數(shù)量和位置是隨機(jī)的，因此在接收機(jī)輸出端產(chǎn)生的效果就是“抖舵”。除此之外，因電位器接觸不好而造成編碼波形的畸變等原因，也會(huì)影響接收效果。對(duì)于窄小的干擾脈沖，一般的PPM電路可以采用濾波的方式消除；而對(duì)于較寬的干擾脈沖，濾波電路就無(wú)能為力了。這就是為什么普通的PPM比例遙控設(shè)備，在強(qiáng)干擾的環(huán)境下或超出控制范圍時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作的原因。尤其是在有同頻干擾的情況下，模型往往會(huì)完全失控。8.2.1編碼解碼

編解碼的方式的區(qū)別：PPM的編解碼方式一般是使用積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而PCM編解碼則是用模/數(shù)（A/D）和數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。PCM編碼：編碼電路中模/數(shù)轉(zhuǎn)換部分將電位器產(chǎn)生的模擬信息轉(zhuǎn)換成一組數(shù)字脈沖信號(hào)。由于每個(gè)通道都由8個(gè)脈沖組成，再加上同步脈沖和校核脈沖，因此每個(gè)脈沖包含了數(shù)十個(gè)脈沖信號(hào)。在這里，每一個(gè)通道都是由8個(gè)信號(hào)脈沖組成。其脈沖個(gè)數(shù)永遠(yuǎn)不變，只是脈沖的寬度不同。寬脈沖代表“1”，窄脈沖代表“0”。這樣每個(gè)通道的脈沖就可用8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)表示，共有256種變化。解碼：接收機(jī)解碼電路中的單片機(jī)（單片計(jì)算機(jī)）收到這種數(shù)字編碼信號(hào)后，再經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)。8.2.1編碼解碼

PCM優(yōu)點(diǎn)：1.抗干擾性：如果在此種編碼脈沖傳送過(guò)程中產(chǎn)生了干擾脈沖，解碼電路中的單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)將與“0”或“1”脈沖寬度不相同的干擾脈沖自動(dòng)清除。如果干擾脈沖與“0”或“1”脈沖的寬度相似或干脆將“0”脈沖干擾加寬成“1”脈沖，解碼電路的單片機(jī)也可以通過(guò)計(jì)數(shù)功能或檢驗(yàn)校核碼的方式，將其濾除或不予輸出。2.可以很方便的利用計(jì)算機(jī)編程，不增加或少增加成本，實(shí)現(xiàn)各種智能化設(shè)計(jì)：將來(lái)的比例遙控設(shè)備完成可以采用個(gè)性化設(shè)計(jì)，在編解碼電路中加上地址碼，實(shí)現(xiàn)真正意義上的一對(duì)一控制。另外，如果在發(fā)射機(jī)上加裝開(kāi)關(guān)，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程，將每個(gè)通道的256種變化分別發(fā)送出來(lái)；接收機(jī)接收后，再經(jīng)計(jì)算機(jī)解碼后變成256路開(kāi)關(guān)輸出。這樣，一路PCM編碼信號(hào)就可變成256路開(kāi)關(guān)信號(hào)。PPM與PCM相比較：PCM編碼具有更大的優(yōu)越性。雖然以往將這兩種編碼方式都說(shuō)成是數(shù)子比例遙控設(shè)備，但從嚴(yán)格意義上說(shuō)，只有PCM編碼才稱得上真正的數(shù)字比例遙控。值得指出的是：各個(gè)廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的PCM比例遙控設(shè)備，其編碼方式都不相同。因此，同樣是PCM設(shè)備，只要是不同廠家生產(chǎn)的，即使是相同頻率，也不會(huì)產(chǎn)生互相干擾，而只會(huì)影響控制距離。8.2.2調(diào)制解調(diào)調(diào)制：調(diào)制就是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號(hào)傳輸。調(diào)制方式按照調(diào)制信號(hào)的性質(zhì)分為：1.模擬調(diào)制2.數(shù)字調(diào)制模擬調(diào)制可分為:1.調(diào)幅(AM)，使載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式;2.調(diào)頻(FM)，使載波的瞬時(shí)頻率隨著調(diào)制信號(hào)的大小而變，而幅度保持不變的調(diào)制方式;3.調(diào)相(PM)，利用原始信號(hào)控制載波信號(hào)的相位。數(shù)字信號(hào)由于數(shù)字信號(hào)的狀態(tài)有限,因而可以采用鍵控載波的方法來(lái)實(shí)現(xiàn):1.幅移鍵控（ASK,把二進(jìn)制符號(hào)0和1分別用不同的幅度來(lái)表示）2.頻移鍵控（FSK,用不同的頻率來(lái)表示不同的符號(hào),如2KHz表示0，3KHz表示1）3.相移鍵控（PSK通過(guò)二進(jìn)制符號(hào)0和1來(lái)判斷信號(hào)前后相位,如1時(shí)用π相位，0時(shí)用0相位）8.2.2調(diào)制解調(diào)調(diào)制的兩種方式：1.直接序列擴(kuò)頻二進(jìn)制相移鍵控(DS-BPSK)2.連續(xù)相位頻移鍵控(2CPFSK)

Notice：其中為了提高遙控信號(hào)的抗干擾能力，上行鏈路可以采用DS-BPSK調(diào)制方式，下行鏈路則采用2CPFSK調(diào)制方式。DS—BPSK：在無(wú)人機(jī)上行鏈路中采用DS-BPSK調(diào)制方式的模型如圖所示。Gold碼發(fā)生器模塊、模2加法器及編碼模塊主要完成擴(kuò)頻功能，使用芯片AD9854的BPSK的調(diào)制功能對(duì)擴(kuò)頻、編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK調(diào)制。為了提高DS-BPSK調(diào)制器系統(tǒng)的抗偵破能力和載波抑制度，偽碼可選用平衡Gold碼，它具有良好的自相關(guān)與互相關(guān)特性。將調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)三階高斯帶通濾波器輸出，再將輸出的信號(hào)經(jīng)功率放大器后得到理想的遙控信息傳輸至無(wú)人機(jī)上。8.2.2調(diào)制解調(diào)2CPFSK：無(wú)人機(jī)下行鏈路中可以采用2CPFSK調(diào)制方式，該調(diào)制方式抗噪聲性能以及抗衰落性能均較好，具有較好的頻帶功率利用率，抗輻射能力強(qiáng)且容易實(shí)現(xiàn)，可以滿足高速率信號(hào)的傳輸要求。2CPFSK調(diào)制原理框圖如圖8-12所示。由差分接收器提供參考時(shí)鐘給芯片AD9854，該芯片接收數(shù)字基帶信號(hào)。通過(guò)外部指令控制單片機(jī)，設(shè)置AD9854調(diào)制模式、調(diào)整輸出信號(hào)的頻偏和頻率，產(chǎn)生一定功率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)，經(jīng)組合濾波電路濾波后，由功率放大器放大輸出給外部電路。8.2.2調(diào)制解調(diào)解調(diào)

：解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，通過(guò)具體的方法從已調(diào)信號(hào)的參量變化中將恢復(fù)原始的基帶信號(hào)。在這里主要講了相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種：相干解調(diào)也叫同步檢波，它適用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的關(guān)鍵是接收端要恢復(fù)出一個(gè)與調(diào)制載波嚴(yán)格同步的相干載波。相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相干(同頻同相)的參考信號(hào)與載頻相乘。非相干解調(diào)，即不需提取載波信息(或不需恢復(fù)出相干載波)的一種解調(diào)方法。非相干解調(diào)是解調(diào)方法的一種，是相對(duì)相干解調(diào)而言的。非相干解調(diào)是通信原理中的一種重要的解調(diào)方法，無(wú)論在模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)中都非常重要。非相干解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是可以較少的考慮信道估計(jì)甚至略去，處理復(fù)雜度降低，實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，但相比相干解調(diào)方法性能下降。8.2.3發(fā)射機(jī)和接收機(jī)發(fā)射機(jī)：就是可以將信號(hào)按一定頻率發(fā)射出去的裝置。接收機(jī)：就是指接收到發(fā)射裝置所發(fā)射的裝置。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的兩種工作模式為：頻分復(fù)用（FDM）：就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶（或稱子信道），每一個(gè)子信道傳輸1路信號(hào)。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘?hào)互不干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號(hào)互不干擾。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作，每一路信號(hào)傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。時(shí)分復(fù)用（TDM）：采用同一物理連接的不同時(shí)段來(lái)傳輸不同的信號(hào)，也能達(dá)到多路傳輸?shù)哪康摹r(shí)分多路復(fù)用以時(shí)間作為信號(hào)分割的參量，故必須使各路信號(hào)在時(shí)間軸上互不重疊。時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。由于信道的位傳輸率超過(guò)每一路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率,因此可將信道按時(shí)間分成若干片段輪換地給多個(gè)信號(hào)使用。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)單獨(dú)占用,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),多個(gè)數(shù)字信號(hào)都可按要求傳輸?shù)竭_(dá),從而也實(shí)現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)。8.3主要性能1.無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路最起碼的要求是必須足夠穩(wěn)定，保證用戶在任何地方進(jìn)行測(cè)試訓(xùn)練時(shí)正常工作，或者在不存在蓄意干擾的情況下正常工作。這要求數(shù)據(jù)鏈路能夠在所有上述地點(diǎn)使用當(dāng)?shù)乜煞峙涞念l點(diǎn)工作。2.同時(shí)還能抵御可能存在的外來(lái)射頻發(fā)射機(jī)的無(wú)意干擾。在軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路有以下與相互干擾和電子戰(zhàn)有關(guān)的理想特征：（1）全球可用的頻率分配：在用戶感興趣的所有地方，數(shù)據(jù)鏈路都能在當(dāng)?shù)乜捎玫臏y(cè)試和訓(xùn)練操作頻點(diǎn)正常工作。（2）抗無(wú)意干擾：盡管有時(shí)會(huì)有來(lái)自其他射頻系統(tǒng)的間歇性帶內(nèi)信號(hào)干擾，數(shù)據(jù)鏈路仍能正常工作。（3）低截獲頻率：當(dāng)處在敵方測(cè)向系統(tǒng)的覆蓋范圍和有效距離內(nèi)，數(shù)據(jù)鏈難以被截獲和測(cè)得方位。（4）安全性：由于信號(hào)加密，即使被截獲，也無(wú)法破譯。（5）抗欺騙：在地方意圖向飛行器發(fā)送指令或向地面數(shù)據(jù)終端發(fā)送欺騙信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路能進(jìn)行抵制。（6）抗反輻射武器：難以被ARM鎖定，即使被鎖定，也能使對(duì)地面站的傷害降到最低。（7）抗干擾：即使遇到外界對(duì)上行鏈路或者下行鏈路的干擾，也能正常工作。8.4無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1．抗干擾技術(shù)2．?dāng)?shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)截?cái)?．無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)

8.4.1抗干擾技術(shù)

無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的抗干擾能力可由數(shù)據(jù)鏈余量來(lái)衡量。數(shù)據(jù)鏈余量越大，抗干擾能力越強(qiáng)。數(shù)據(jù)鏈余量有三種可能的來(lái)源：（1）發(fā)射機(jī)功率：發(fā)射機(jī)功率是增加信號(hào)余量的一種直接方式，對(duì)于大多數(shù)緩和環(huán)境來(lái)說(shuō)，用此方法有效。但是在存在嚴(yán)重干擾或蓄意干擾的情況下，該方法抗干擾的效果最差。（2）天線增益：通常使用三種天線：拋物面反射器或蝶形天線、八木天線陣及透鏡天線。地面較常使用前兩種，第三種（透鏡天線）是僅有的幾種可適用于飛行器的定向天線之一。（3）處理增益：信號(hào)相對(duì)于干擾的增強(qiáng)，這種增強(qiáng)是迫使干擾功率在一個(gè)比數(shù)據(jù)鏈路通信信號(hào)帶寬更大的帶寬上擴(kuò)展的結(jié)果。處理增益的實(shí)現(xiàn)方式是：在傳輸開(kāi)始前，以某種能增加帶寬的方式對(duì)數(shù)據(jù)鏈路待傳送信息進(jìn)行編碼，然后，在接收端解碼來(lái)恢復(fù)原始帶寬。8.4.1抗干擾技術(shù)

處理增益的兩種形式

：1.直接擴(kuò)頻傳輸（也稱直接序列擴(kuò)頻技術(shù)）：直接擴(kuò)頻傳輸是對(duì)原信號(hào)加偽噪聲調(diào)制以增大傳輸信號(hào)帶寬，并降低單位頻率間隔內(nèi)的功率。干擾機(jī)必須干擾整個(gè)擴(kuò)展傳輸帶寬。數(shù)據(jù)鏈路接收機(jī)了解發(fā)射端添加的偽噪聲調(diào)制形式，并能去除接收信號(hào)中的偽噪聲，使其能在原帶寬內(nèi)恢復(fù)原始信號(hào)。這樣接收機(jī)便能去除原始信號(hào)帶寬以外的所有擾能量。直接擴(kuò)頻傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是，因?yàn)閭鬏斝盘?hào)看起來(lái)很像噪聲，其難以被截獲和測(cè)向。缺點(diǎn)是較寬的信號(hào)所用的調(diào)制速率非常大，而且整個(gè)射頻系統(tǒng)必須能容納最終帶寬。2.跳頻傳輸：對(duì)此情況而言，任何瞬時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)都是正常未擴(kuò)展信號(hào)。但是在偽隨機(jī)序列跳變中，傳輸載波頻率會(huì)一直變化。若干擾機(jī)不了解跳頻模式，不能實(shí)時(shí)跟蹤跳頻模式，則它必須干擾整個(gè)傳輸跳頻頻帶。接收機(jī)了解跳頻模式并能自動(dòng)改變頻率，從而總能在正確的載波頻率上設(shè)定匹配帶寬來(lái)接收信號(hào)。結(jié)果與直接擴(kuò)頻傳輸相同：干擾功率必須能夠擴(kuò)展至一個(gè)寬帶寬，且接收機(jī)能夠抑制傳輸信號(hào)帶寬之外的所有干擾能量。8.4.2數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)截?cái)酁槭裁?？？？下行鏈路，它可能需要很大的帶寬?lái)傳輸大量未處理的數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)尺寸、重量和成本的限制是的數(shù)據(jù)鏈路很難具備傳輸如此高速率原始數(shù)據(jù)的能力。這就要求必須對(duì)傳感器得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使數(shù)據(jù)傳輸率降低至一定水平來(lái)適應(yīng)數(shù)據(jù)鏈路性能。降低數(shù)據(jù)傳輸率的兩種方式：1.數(shù)據(jù)壓縮：將數(shù)據(jù)變換為效率更高的形式，變換后保留數(shù)據(jù)原有的全部（或者幾乎全部）信息，并能在地方上重建，按需恢復(fù)原始數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)截?cái)啵簽榱私档蛿?shù)據(jù)傳輸率而丟棄部分?jǐn)?shù)據(jù)，在此過(guò)程中存在數(shù)據(jù)丟失。但是若能合理低進(jìn)行數(shù)據(jù)截?cái)?，則能夠做到丟失的信息恰好是執(zhí)行任務(wù)所不需要的信息，可以使得信息截?cái)鄬?duì)執(zhí)行任務(wù)的能效幾乎無(wú)影響。8.4.3無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)簡(jiǎn)介：電臺(tái)（broadcastingstation）是無(wú)線電臺(tái)的通稱，是指為開(kāi)展無(wú)線電通信業(yè)務(wù)或射電天文業(yè)務(wù)所必需的一個(gè)或多個(gè)發(fā)信機(jī)或收信機(jī)，或它們的組合（包括附屬設(shè)備）。由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、電源及附件組成。無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)大致分為兩種：1.傳統(tǒng)的模擬電臺(tái)：一般是射頻部分后面加調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，全部調(diào)制、解調(diào)、濾波和糾錯(cuò)由模擬量處理完成，如果需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的任何其它處理，那么附加的部件、專用的芯片、或微處理機(jī)必須加到設(shè)計(jì)中。因?yàn)槭瞻l(fā)機(jī)相當(dāng)多的功能是在硬件中完成，任何校準(zhǔn)或無(wú)線電的調(diào)整必須在硬件級(jí)上進(jìn)行。2.采用DSP技術(shù)的數(shù)字電臺(tái)：開(kāi)發(fā)出的專用處理芯片器，它能實(shí)時(shí)或“在線”進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理（DSP技術(shù)），無(wú)線電臺(tái)部分甚至全部采用數(shù)字處理技術(shù)。數(shù)字電臺(tái)的數(shù)據(jù)信號(hào)處理允許很復(fù)雜的算法在實(shí)時(shí)中使用并可被嵌入產(chǎn)品內(nèi)，DSP相關(guān)的芯片是軟件控制的，在不改變硬件的情況下，可在系統(tǒng)內(nèi)改變它們的性能和/或任務(wù)。這意味著在產(chǎn)品售出后的升級(jí)或另增加的特性可加到產(chǎn)品上，不必把電臺(tái)返回到制造廠，從某種意義上來(lái)講，數(shù)字電臺(tái)控制精度更高，沒(méi)有與模擬量元件有關(guān)的誤差問(wèn)題，功耗更低，實(shí)時(shí)性穩(wěn)定性更高，市場(chǎng)中占據(jù)大部分中高端用戶。8.5無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)發(fā)展方向

信息化作戰(zhàn)要求無(wú)人機(jī)能夠在更加廣闊的空域內(nèi)作戰(zhàn)，能夠?qū)崟r(shí)高速可靠的傳送大量的情報(bào)信息，并有能力進(jìn)行信息的處理及向更廣范圍的快速分發(fā)，這極大地驅(qū)動(dòng)了無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展，該領(lǐng)域的諸多前沿技術(shù)也不斷涌現(xiàn)出來(lái)。以美國(guó)、以色列為代表的國(guó)家在無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)上占據(jù)著領(lǐng)先主導(dǎo)地位，在無(wú)人機(jī)中繼傳輸方面，它們已實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星中繼和空中中繼。以色列IAI/ELTA公司的EL/K-1850數(shù)據(jù)鏈，經(jīng)無(wú)人機(jī)空中中繼作用距離從200km擴(kuò)展到370km。在視頻圖像編碼技術(shù)方面，美國(guó)早在20世紀(jì)90年代就已開(kāi)始運(yùn)用數(shù)字圖像傳輸技術(shù)，將視頻圖像編碼后美國(guó)的圖像/遙測(cè)復(fù)合數(shù)據(jù)速率可減少至1．544MB/s，以色列的對(duì)應(yīng)為2.2MB/s。8.5無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)發(fā)展方向

未來(lái)無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)需著重突破以下前沿技術(shù)：（1）研發(fā)激光通信傳輸系統(tǒng)激光通信可以滿足大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳送的需要，潛在提高了無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的帶寬和作用距離。激光通信技術(shù)前景廣闊，可行性也很高。據(jù)預(yù)測(cè)，采用激光通信傳輸速率比最先進(jìn)的射頻數(shù)據(jù)鏈還要高2~3個(gè)量級(jí)，國(guó)外相關(guān)技術(shù)每秒可傳輸上萬(wàn)兆比特的數(shù)據(jù)，使用小功率半導(dǎo)體激光系統(tǒng)的小口徑(7cm～13cm)機(jī)載激光通信系統(tǒng)被探測(cè)到的概率極低，僅相當(dāng)于射頻系統(tǒng)的30%～50%，同時(shí)功耗也低。但目前這項(xiàng)技術(shù)還有諸多瓶頸，需加快技術(shù)攻堅(jiān)。8.5無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)發(fā)展方向

（2）發(fā)展“一站多機(jī)”數(shù)據(jù)鏈目前，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)多數(shù)還是一個(gè)指揮控制站控制一架飛機(jī)，伴隨著戰(zhàn)爭(zhēng)空間的日益擴(kuò)大以及現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的高要求，對(duì)于“一站多機(jī)”技術(shù)的要求日漸迫切。一站多機(jī)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)侵敢粋€(gè)測(cè)控站與多架無(wú)人機(jī)之間的數(shù)據(jù)鏈。英國(guó)普萊塞公司在20世紀(jì)80年代曾研制出多無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能同時(shí)對(duì)4架無(wú)人機(jī)進(jìn)行跟蹤定位、遙測(cè)、遙控和信息傳輸。一站多機(jī)技術(shù)基本原理如圖所示，其中測(cè)控終端用于完成指令加密，遙