2.2.4　通信载荷

适应未来无人机通信载荷的发展需要，满足未来空天一体化联合作战能力，各类无人机系统对海量数据传输、空间高速组网及定向隐秘传输等需求十分迫切，主要表现在以下几个方面：

（1）海量数据传输需求。目前的航空、航天等侦察平台正向高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和多传感器复合侦察等方向发展，迫切需要将海量原始数据以无损压缩方式从侦察平台直接传输或中继传输至指控节点，满足现代军事实时性要求。以典型的机载SAR为例，其数据传输速率在3 Gbps以上。然而，受微波传输带宽限制，目前微波传输的最高速率是Gbps量级，这些图像和数据无法利用现有微波系统进行实时传送，制约了无人机等新侦能力的提高，因此，需要采用新型系统来实时传送高速大容量信息。激光载波比微波频率高4～5个量级，使得其带宽资源更为丰富，能够支持高速传输，已经验证的单路传输速率达到10 Gbps，因此，采用激光通信可实现数据的高速率实时传输，满足空中骨干网、无人机高清侦察图像传输、多路高清视频传输等应用需求。

（2）定向隐秘传输需求。目前战场上使用的通信方式是无线电通信。其缺点是保密性差、易受干扰、波束宽度较宽，易被截获；优点是激光频率高、发散角小，使激光载波信号很难被截获，具有极高的保密性。主要体现在两个方面：第一，激光直线定向传播，其束散角仅有微弧度量级，不易被拦截；第二，用于通信的激光通常选择近红外光波段，为非可见光，所以不易被发现和截获。因此，激光通信符合定向隐秘传输要求，非常适合高速、安全、保密通信。

（3）空间高速组网需求。随着无人机成本的降低及单机处理与应变能力的提高，以机群为基础的作战单元将有效提升任务执行能力。因此，未来战场的主要模式将是由无人机组成机群参与战斗或由有人无人机组成混合机群协同执行各项任务。各类飞机之间信息交互的数据量越来越大，因此，对机群内外的飞机间组网运行的需求日益迫切。利用激光作为载体，是实现大容量高速组网运行的最佳手段。

（4）频谱资源需求。利用微波进行高速数据传输存在以下突出问题：一是频带受限，传输速率难有较大突破。目前微波传输的最高速率是Gbps量级，不能满足空间宽带组网的需求。二是频谱拥挤和重叠，频谱协调难度大，频率干扰严重。若采用激光进行信息传输，则不受频谱资源限制，其频谱资源充足，并且无须申请就可以使用。

（5）轻小型、低功耗需求。受机载平台，特别是无人机平台的限制，其对载荷质量和功耗的限制要求十分严格。激光通信载荷一般采用半导体激光器件，这类器件具有质量轻、功耗小、转换效率高等优点，同时，其激光载波波长短，光学收发天线的几何尺寸小，大大减小载荷的体积和质量。因此，激光通信载荷符合无人机平台的轻小型、低功耗需求。

（6）技术发展推动需求。现代战争对无人机的需求和依赖性日益增长，随着态势感知能力和人工智能水平的不断发展，无人机将会在更多应用上取代有人机。到目前为止，全球装备军队的无人机超过200种，总数达2万多架，有30多个国家和地区从事军用无人机的研究和生产。以美国通用原子航空公司的统计数据为例，该公司在过去的20年里已经研发了20多种无人机，并且每一天内的每一秒约有68架GA-ASI无人机在全球飞行。因此，开展无人机激光通信载荷关键技术研究，构建空天一体化联合作战通信网络，具有十分重要的军事意义。