无人机通信链路系统组成
无人机通信链路分为机载端和地面端两部分。其中,链路的机载部分包括机载数据终端(Airborne Data Terminal,ADT)和天线。对于一般的轻小型民用无人机系统来说,机载数据终端为遥控器接收机(图8-1)或数传天空端(图8-2);对于大型军用无人机和民用无人机来说,机载数据终端包括天线、发射机、接收机及用于连接接收机和发射机到系统其余部分的控制盒,有些机载数据终端为了满足下行链路的带宽限制,还提供了用于压缩数据的处理器。视距内通信的无人机多数安装有全向天线,超视距通信的无人机一般采用自跟踪抛物面卫通天线(图8-3)。
图8-1 遥控器接收机
图8-2 数传天空端
图8-3 捕食者无人机卫通天线
链路的地面部分也称地面数据终端(Ground Data Terminal,GDT)。对于一般的轻小型民用无人机来说,机载地面端为遥控器(图8-4)或者数传地面端(图8-5);对于军用无人机和大型民用无人机来说,该终端包括一副或几副天线、接收机和发射机及调制解调器。若传感器数据在传送前经过压缩,则地面数据终端还需采用处理器对数据进行重建。视距内通信链路地面天线采用鞭状天线、八木天线(图8-6)和自动跟踪抛物面天线。超视距通信的控制站还会采用固定卫星通信天线。地面数据终端可以分装成几个部分,一般包括一条连接地面天线和地面控制站的本地数据连线及地面控制站中的若干处理器和接口。
图8-4 无人机遥控器
图8-5 数传地面端
图8-6 地面站八木天线
图8-7展示了遥控指令的产生至被执行的整个过程。
图8-7 无人机通信系统的组成框图
对于长航时无人机而言,为克服地形阻挡、地球曲率和大气吸收等因素的影响,并延伸链路的作用距离,中继是一种普遍采用的方式。当采用中继通信时,中继平台和相应的转发设备也是无人机链路系统的组成部分之一(图8-8)。无人机和地面站之间的作用距离是由无线电视距所决定的。
图8-8 无人机中继通信