艦載無人機測控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)大盤點 - 全文

1、引言

艦載無人機系統(tǒng)按功能劃分一般包括飛行器平臺、測控與信息傳輸系統(tǒng)（簡稱測控系統(tǒng)）、任務(wù)載荷系統(tǒng)、艦面綜合保障系統(tǒng)、導航飛控系統(tǒng)等。艦載無人機測控系統(tǒng)作為艦載無人機系統(tǒng)的重要組成部分，實現(xiàn)對艦載無人機的遙控、遙測、跟蹤定位和信息傳輸，主要包括數(shù)據(jù)鏈和艦面控制站，其中數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)包括測量設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)中繼設(shè)備等。

無人機測控系統(tǒng)與航天測控系統(tǒng)相比有很大不同，航天測控系統(tǒng)主要針對大氣層外的固定軌道飛行器，無人機主要是在大氣層內(nèi)飛行，測控環(huán)境復雜，而艦載無人機測控系統(tǒng)相比一般無人機測控系統(tǒng)，面臨的測控環(huán)境更為復雜，更需要注重測控系統(tǒng)的實時性、互操作性、抗干擾性以及適裝性。

本文通過研究艦載無人機測控系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)，對艦載無人機測控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行綜述，主要包括艦載無人機數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)、艦面測控站技術(shù)和天線設(shè)計技術(shù)。

2、艦載無人機數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)

艦載無人機數(shù)據(jù)鏈是一種在艦面測控站、指揮信息系統(tǒng)、無人機之間，采用一種或多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按照規(guī)定的通信協(xié)議和消息標準傳遞格式化戰(zhàn)術(shù)信息的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)。能夠與測控站、無人機系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)緊密結(jié)合，將地理空間上相對分散的探測單元、指控系統(tǒng)緊密地連接在一起，保證情報、指揮控制、無人機協(xié)同等信息實時、可靠、準確地傳輸，實現(xiàn)信息共享，便于指揮人員實時掌握目標區(qū)域情況，縮短了情報獲取時間，提高了指揮速度和無人機系統(tǒng)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

為了適應未來作戰(zhàn)任務(wù)、無人機平臺和任務(wù)載荷的發(fā)展需求，無人機測控數(shù)據(jù)鏈技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸能力、抗干擾能力、安全保密能力和網(wǎng)絡(luò)化等方面面臨挑戰(zhàn)。

2.1 高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

無人機數(shù)據(jù)鏈的傳輸能力一般指下行鏈路傳輸速率，主要取決于任務(wù)傳感器的分辨率、幀速率、數(shù)據(jù)鏈的作用范圍、設(shè)備規(guī)模和安裝條件等。國外無人機視距數(shù)據(jù)鏈路傳輸速率一般為1.544Mbps、8.144Mbps、和10.71Mbps，能夠滿足一般戰(zhàn)術(shù)偵察和監(jiān)視的需求。未來，隨著合成孔徑、機載預警雷達和高分辨、多光譜、多組合傳感器設(shè)備在無人機上的應用，數(shù)據(jù)傳輸速率將會達到1.48Mbps～3Gbps，甚至會更高，對無人機數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率和容量提出了更高的要求。

為適應高分辨、多光譜、多組合傳感器的發(fā)展，必須大力提高數(shù)據(jù)鏈的傳輸能力，應加強以下方面技術(shù)的研究。主要包括 “四合一”一體化信道綜合技術(shù)；無人機視頻壓縮編碼技術(shù)；激光通信數(shù)據(jù)鏈技術(shù)。

（1） “四合一”綜合信道體制是指跟蹤定位、遙測、遙控和信息傳輸?shù)慕y(tǒng)一載波體制,即視頻信息傳輸與遙測共用一個信道,利用視頻與遙測信號進行跟蹤測角,利用遙控與遙測進行測距。視頻與遙測共用信道的方式包括2種:一種是模擬視頻信號與遙測數(shù)據(jù)副載波頻分傳輸;另一種是數(shù)字視頻數(shù)據(jù)與遙測復合數(shù)據(jù)傳輸。采用“四合一”綜合信道體制,就要解決直接接收寬帶調(diào)制信號的天線高精度自動跟蹤問題。

（2） 無人機視頻壓縮編碼技術(shù)是指利用視頻圖像數(shù)據(jù)的強相關(guān)性，將冗余信息分為空域冗余信息和時域冗余信息，而壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。根據(jù)無人機使用特點，應研究存儲開銷低（適合機載條件）、實時性強（時延?。?、恢復圖像質(zhì)量好（失真?。┑母弑兑曨l數(shù)字壓縮編碼技術(shù)。

（3） 激光通信數(shù)據(jù)鏈可以提供比現(xiàn)有微波通信鏈路容量大的多的數(shù)據(jù)傳輸速率,國外相關(guān)技術(shù)每秒可傳輸上百萬兆比特的數(shù)據(jù)。到2030年前,無人機測控系統(tǒng)需要達到500 Mbit/s(視距)或以上的數(shù)據(jù)率,衛(wèi)星中繼鏈路和無人機機間高速數(shù)據(jù)鏈路將需要提供更高的數(shù)據(jù)傳輸能力,這可以在光通信新體制方面取得突破,并開展實用性研究。

2.2 數(shù)據(jù)抗干擾傳輸技術(shù)

無人機測控與通信數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)是指采用擴頻抗干擾技術(shù)、自適應干擾抑制技術(shù)、信源與信道編碼技術(shù)等保障無人機運行的暢通。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能、降低攔截概率和檢測概率，結(jié)合無人機使用特點，應加強以下方面技術(shù)的研究。

（1） 抗干擾技術(shù)從單一技術(shù)的抗干擾，發(fā)展到多種技術(shù)相結(jié)合，從單一物理層抗干擾發(fā)展到包括網(wǎng)絡(luò)層、應用層在內(nèi)的多層面結(jié)合優(yōu)化的抗干擾；從單一設(shè)備的抗干擾發(fā)展到系統(tǒng)級、網(wǎng)絡(luò)級的綜合抗干擾。

（2） 研究抗干擾智能調(diào)零天線。智能調(diào)零天線采用陣列信號處理和數(shù)字波束成形技術(shù)，在干擾源方向形成零點，調(diào)零深度可達20dB以上，從而實現(xiàn)空域抗干擾。

（3） 研究自適應干擾對校技術(shù)。在頻域上寬帶有用信號和窄帶干擾信號特征截然不同，根據(jù)此特征可以檢測出干擾信號，并使用自適應陷濾波技術(shù)將其消除。

（4） 研究基于認知的抗干擾技術(shù)?；谡J知的抗干擾技術(shù)是結(jié)合頻譜感知、頻譜管理和鏈路傳輸參數(shù)重新配置的新技術(shù)。它利用頻譜感知技術(shù)獲得頻譜空間的占用情況，通過頻譜管理給出可選擇的備用信道，并將鏈路建立在新的傳輸信道上，以規(guī)避干擾信號所在的頻帶，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)鏈加密技術(shù)

數(shù)據(jù)鏈加密技術(shù)是指在空間、時間和頻域中采用多重安全保密措施，保證數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)恼_性，系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，應對復雜多變的環(huán)境。

信息傳輸?shù)目煽啃允菍νㄐ畔到y(tǒng)的最重要的要求之一，數(shù)據(jù)鏈采取了多種技術(shù)手段，針對信道傳輸中的各種自然和人為干擾，采用了數(shù)據(jù)和信道加密技術(shù)，確保了信息的安全傳輸。

目前，國外的軍用無人機測控數(shù)據(jù)鏈普遍采用了有效的加密手段，尤其是美國無人機在推行使用通用數(shù)據(jù)鏈（CDL）和共用傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸信息后，對基于信源和信道的加密更加重視。我軍無人機測控視距鏈路、衛(wèi)星通信鏈路也普遍采用了機要部門認證的專用加密措施。

為了保護無人機系統(tǒng)的通信，提高測控鏈路的安全保密性，應在以下方面加強研究：

　?。?） 研究大密鑰、高保密的加密設(shè)備。

　　（2） 研究大容量、高實時性的加密設(shè)備。

　?。?） 研究基于數(shù)字簽名和身份認證安全保密機制。

　　（4） 除報文信息加密、語音加密和網(wǎng)管加密外，還需要研制同步抖動加密和基碼加密，支持跳時/跳擴控制/入網(wǎng)控制/敵我識別等加密功能。

　　2.4 無人機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

　　無人機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)是將無人機與無人機、有人機以及其它武器平臺之間的數(shù)據(jù)鏈進行無縫連接，實現(xiàn)信息共享的物理層技術(shù)，是實現(xiàn)未來無人機網(wǎng)絡(luò)中心站的重要技術(shù)基石。

　　無人機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可形成以無人機為核心的移動戰(zhàn)斗群組網(wǎng)，實現(xiàn)信息共享程度更高，指揮調(diào)度更快，作用范圍更廣，系統(tǒng)抗毀能力更強，互操作性更好的信息化聯(lián)合作戰(zhàn)系統(tǒng)，確實提高無人機信息化作戰(zhàn)能力和協(xié)同作戰(zhàn)能力。

　　為適應多機和機群的協(xié)同作戰(zhàn)要求，應在網(wǎng)絡(luò)化方面加強技術(shù)研究：

　?。?） 研究網(wǎng)絡(luò)自組織和自愈重構(gòu)技術(shù)；

　?。?） 研究分布式多址接入技術(shù)和高速大容量信息傳輸體制；

　?。?） 研究無人機組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

　?。?） 研究實時魯棒動態(tài)路由協(xié)議技術(shù)；

　　（5） 研究與未來天空地一體化信息格柵網(wǎng)絡(luò)的鏈接和協(xié)同技術(shù)。

　　2.5 無人機多輸入多輸出（MIMO）數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

　　無人機多輸入多輸出（MIMO）數(shù)據(jù)鏈技術(shù)是一種新的無人機測控數(shù)據(jù)鏈體制，它在地面控制站和無人機上同時配置多根發(fā)射和接收天線，將單一信息通道變成了多個獨立的、并行的信息通道，而每個子信道容量都可以達到在無人機SISO（單輸入單輸出）數(shù)道的波形可以獨立控制。而每個子信道容量都可以達到無人機SISO（單輸入單輸出）信道容量，同時可以獨立控制。

　　將MIMO技術(shù)應用在無人機數(shù)據(jù)鏈中，構(gòu)建基于MIMO的無人機數(shù)據(jù)鏈，主要優(yōu)勢在于：

　?。?）增大信息傳輸容量；（2）降低截獲概率；（3）增強抗干擾能力；（4）提高任務(wù)適應能力。為充分發(fā)揮MIMO技術(shù)在無人機數(shù)據(jù)鏈中的應用，主要研究方向包括：

　?。?） 無人機MIMO天線布局的進一步研究。當天線數(shù)目較多時，天線的空間布局方式多種多樣，從而其空間相關(guān)矩陣也多種多樣，相應的MIMO容量的情況也相當復雜。

　?。?） 無人機MIMO系統(tǒng)中信號處理的研究。結(jié)合MIMO技術(shù)在無人機數(shù)據(jù)鏈上的應用優(yōu)勢，在兼顧復用增益和分集增益的情況下，研究選擇怎樣的編解碼策略、如何提升無人機MIMO抗干擾性能等問題。

　?。?） 無人機MIMO抗干擾和監(jiān)測技術(shù)研究。

　?。?） 無人機MIMO數(shù)據(jù)鏈實驗平臺構(gòu)建。

　　2.6 一站多機數(shù)據(jù)鏈技術(shù)

　　一站多機數(shù)據(jù)鏈技術(shù)是指一個測控站（地面或空中）與多架無人機之間的數(shù)據(jù)鏈通信，采用頻分、時分及碼分多址方式來區(qū)分來自不同無人機的遙測參數(shù)和任務(wù)傳感器信息。簡化了地面控制站的設(shè)備量，使用一個測控站可控制多架無人機；提高了系統(tǒng)互聯(lián)互通的能力，使無人機實現(xiàn)多機多系統(tǒng)的兼容和協(xié)同工作，提高無人機測控系統(tǒng)的使用效率。主要研究方向包括：

　?。?） 數(shù)據(jù)傳輸鏈路協(xié)議研究。實現(xiàn)無人機的通用化與互操作首先必須實現(xiàn)在物理層上，也就是數(shù)據(jù)鏈路的通用性，包括頻段、信號格式、數(shù)據(jù)格式等測控通信體制的統(tǒng)一，這是一切互連互通的基礎(chǔ)，美軍于 1991年將通用數(shù)據(jù)鏈（Common Data Link，CDL）確定為 ISR寬帶數(shù)據(jù)鏈標準，并發(fā)布了《CDL波形規(guī)范》，隨后也得到了北約其它成員國的認可，并以該規(guī)范為基礎(chǔ)，于 2002年 11月發(fā)布了北約圖像系統(tǒng)互操作數(shù)據(jù)鏈標準 STANAG AR 7085 的第 1 版，2004 年 1 月發(fā)布了該標準的第 2版。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈終端間的互操作，使從空中發(fā)送的圖像和管理數(shù)據(jù)能夠根據(jù)需要通過地面/海面指揮、控制和鏈路管理數(shù)據(jù)終端進行分發(fā)，必須準確描述互操作所需的寬帶數(shù)據(jù)鏈的總體要求、系統(tǒng)功能模型、接口及其特性、保密要求、鏈路管理以及通信協(xié)議等通用技術(shù)規(guī)范。提高系統(tǒng)通用化、系列化、標準化、模塊化水平。

　?。?） “一站多機”高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。除了采用上述高速率數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以外，如果作用距離較遠，測控站需要采用增益較高的定向跟蹤天線，在天線波束不能同時覆蓋多架無人機時，則要采用多個天線或多波束天線。在不需要任務(wù)傳感器信息傳輸時，測控站一般采用全向天線或?qū)挷ㄊ炀€。當多架無人機超出視距范圍以外時，需要采用中繼方式。根據(jù)中繼方式不同，又分為空中中繼一站多機數(shù)據(jù)鏈和衛(wèi)星中繼一站多機數(shù)據(jù)鏈。

　　2.7 超視距中繼傳輸技術(shù)

　　超視距無人機數(shù)據(jù)鏈是無人機超出地面測控站的無線電視距范圍時，通過地面中繼、衛(wèi)星中繼、空中中繼實現(xiàn)地面站和無人機的超視距和復雜地形環(huán)境下通信，大大提高了無人機的環(huán)境適應能力。

　　研究超視距中繼傳輸技術(shù)可大大提高無人機的運行范圍，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，避免山區(qū)或城市惡劣地形對數(shù)據(jù)鏈的影響。

　　3 艦面測控站技術(shù)

　　艦面測控站主要完成艦載無人機任務(wù)規(guī)劃和操縱監(jiān)視等功能，主要包括：

　?。?）飛行和機載設(shè)備工作指令的實時遙控技術(shù)；

　?。?）飛行航跡和參數(shù)的綜合顯示和記錄等

　　（3）對無人直升機進行跟蹤定位；

　?。?）偵察信息的實時記錄與回傳技術(shù)。

　　3.1 艦面測控站總體布置設(shè)計技術(shù)

　　艦面測控站總體布置設(shè)計技術(shù)是指將無人機起降、遙控遙測等所需的艦面設(shè)備進行在艦上進行總體布置的各項方法、手段和技術(shù)的總稱，其中涉及人機工學、設(shè)備電磁兼容、艦船總體設(shè)計等方面的技術(shù)。

　　艦面測控站總體布置設(shè)計技術(shù)是艦面測控站總體設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，總體布置設(shè)計是否合理、布置方案是否優(yōu)化對艦面測控站的操作和功能發(fā)揮有直接影響。研究并應用該項技術(shù)到實際艦艇設(shè)計和加改裝工程中，可保障無人機順利上艦，并進行相應的無人機運行和操作。主要技術(shù)研究方向包括：

　　（1） 艦面控制站中任務(wù)控制設(shè)備、飛行控制設(shè)備的艙內(nèi)人機工程學布置。

　?。?） 數(shù)據(jù)鏈設(shè)備艙外總體布置，包括數(shù)據(jù)鏈天線與其他雷達、通信、敵我識別設(shè)備的電磁兼容設(shè)計。

　?。?） 無人機艦面起降輔助設(shè)備所需的慣性測量單元、GPS及副數(shù)據(jù)鏈的總體布置，包括位置、遮蔽等方面的考慮。

　　3.2 艦面指揮控制站互操作與通用化技術(shù)

　　艦面指揮控制站互操作與通用化技術(shù)的涵義包括：

　　（1）實現(xiàn)多型無人機系統(tǒng)在執(zhí)行指派任務(wù)時協(xié)同行動的能力；

　?。?）利用和共享跨領(lǐng)域無人機系統(tǒng)傳感器的信息來無縫地指揮、控制和通信的能力；

　?。?）能夠接受不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息和功能服務(wù)，并使得他們有效協(xié)作的能力；

　?。?）能夠提供數(shù)據(jù)信息和功能服務(wù)給其他無人機系統(tǒng)、單位、部隊的能力。

　　互操作是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心站的基本使能技術(shù)，是實現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)和協(xié)同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。實現(xiàn)地面站互操作與通用化為目標，制定統(tǒng)一地面站信息與控制接口標準和人機界面，使單一的地面控制站可滿足多型無人機控制需求，并使各型無人機地面站相互之間信息共享，這也是未來艦面測控站發(fā)展方向。主要技術(shù)研究方向包括：

　　（1） 頂層綜合規(guī)劃和統(tǒng)一管理，強調(diào)互操作性標準及情報、件事和偵察系統(tǒng)的統(tǒng)一化設(shè)計。

　?。?） 技術(shù)上設(shè)計統(tǒng)一標準和開放式結(jié)構(gòu)，包括技術(shù)標準、作戰(zhàn)標準、戰(zhàn)術(shù)標準、程序標準、數(shù)據(jù)標準、界面標準，并通過模塊化設(shè)計和開放式結(jié)構(gòu)，進行綜合集成和配置。

　?。?） 研究北約標準――無人機控制系統(tǒng)接口標準STANAG 4586，STANAG 4586標準采用無人機控制系統(tǒng)功能體系架構(gòu)，規(guī)定該功能體系架構(gòu)中的數(shù)據(jù)鏈接口、無人機控制接口和人機接口的詳細要求以及設(shè)計方法等?？梢允篃o人機地面控制站與不同類型的無人機平臺及其載荷，以及與作戰(zhàn)系統(tǒng)之間進行通信。

　?。?） 在應用和戰(zhàn)術(shù)上，與其他無人機、有人機系統(tǒng)及各戰(zhàn)術(shù)平臺進行協(xié)同作戰(zhàn)，真正實現(xiàn)互操作。

　　4 天線設(shè)計技術(shù)

　　天線作為無人機上艦后測控系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接影響無人機系統(tǒng)的性能發(fā)揮。而艦船平臺結(jié)構(gòu)復雜設(shè)備繁多空間有限，研究艦面測控天線綜合集成設(shè)計具有十分重要的意義。

　　國內(nèi)陸基型無人機測控技術(shù)已較成熟，但測控系統(tǒng)上艦涉及的天線集成技術(shù)薄弱，天線難以滿足艦載條件下的一體化和小型化以及動基座下天線自動跟蹤精度要求。展望未來測控天線的發(fā)展趨勢，將會向智能蒙皮、大規(guī)模集成、超寬帶、高效率、低RCS等方向發(fā)展;頻段將由微波段向毫米波段，甚至光波段延伸；新興天線必將融合多種技術(shù)，性能將會得到進一步提升。因此，加速研制適應這些新概念、新體制的測控天線必將推進測控通信技術(shù)的進一步發(fā)展。

　　4.1 基于綜合射頻體制的無人機艦面測控天線設(shè)計技術(shù)

　　基于綜合射頻體制的無人機艦面測控天線設(shè)計技術(shù)是將數(shù)據(jù)鏈天線孔徑由載艦的分布式寬帶多功能孔徑取代，采用模塊化、開放式、可重構(gòu)的射頻傳感器系統(tǒng)體系構(gòu)架，并結(jié)合功能控制與資源管理調(diào)度算法、軟件，實現(xiàn)無人機數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳漕l功能。

　　綜合射頻技術(shù)將“綜合”推進到天線及射頻前端，基于共用射頻模塊進行實時控制與資源共享、資源管理、資源分配，從而使系統(tǒng)設(shè)計師能用盡可熊少的多功能射頻模塊構(gòu)建出一個兼具任務(wù)規(guī)劃，導航通信識別，態(tài)勢感知、目標探測、跟蹤、攻擊能力的多功能一體化綜合射頻航空電子系統(tǒng)，而且使航空電子系統(tǒng)的成本、重量、功耗、失效率顯著下降。主要技術(shù)研究方向包括：

　?。?） 資源調(diào)度設(shè)計，基于時間、功能的資源分配、重構(gòu)和管理；

　?。?） 寬帶相控陣多任務(wù)技術(shù)；

　　（3） 寬帶有源T/R組件技術(shù)；

　　（4） 寬頻帶天線、微波系統(tǒng)技術(shù)；

　　（5） 綜合信號處理技術(shù)；

　　（6） 高速數(shù)據(jù)傳輸和交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

　　（7） 多功能綜合射頻系統(tǒng)管理和控制技術(shù)。

　　4.2 無穩(wěn)定平臺裝置的無人機測控天線自動跟蹤技術(shù)

　　無穩(wěn)定平臺裝置的無人機測控天線自動跟蹤技術(shù)是利用GPS引導方式和無刷伺服電機控制，實現(xiàn)對定向天線的方位角、俯仰角的伺服控制，并具有一定預留擴展性。避免采用單通道單脈沖跟蹤體制，通過信號相位關(guān)系來進行方位俯仰判斷而引入復雜伺服系統(tǒng)。

　　美國BMS公司已將該技術(shù)應用到某無人機最新的跟蹤天線中。目前國內(nèi)無人機測控定向天線多采用單通道單脈沖跟蹤體制，通過信號相位關(guān)系來進行方位俯仰判斷，需要一套復雜的天線伺服反饋系統(tǒng)，成本很高，維護檢修技術(shù)要求較高。此外，在實際使用中，很容易受到干擾而導致天線亂轉(zhuǎn)。主要技術(shù)研究方向包括：

　?。?） 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，將飛行中的無人機GPS位置與艦面控制站中的數(shù)據(jù)鏈GPS位置、系統(tǒng)傳輸延遲等因素，解算求得天線的方位和俯仰角。

　?。?） 伺服電機控制，既保證轉(zhuǎn)動力矩平穩(wěn)，又要轉(zhuǎn)動角度準確。

　　（3） 再次跟蹤技術(shù)，針對無人機數(shù)據(jù)鏈天線丟失無人機后的再次捕獲技術(shù)。

　　4.3 輕型集成一體化天線設(shè)計技術(shù)

　　輕型集成天線技術(shù)是將多種天線集成化、輕型化、一體化、平面化，將天線嵌入、集成成艦艇上層建筑中的技術(shù)，它綜合運用平面陣天線、聯(lián)合孔徑、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)集成等技術(shù)，通過系統(tǒng)工程的辦法，使艦艇的天線設(shè)計與隱身設(shè)計有機地集合起來。主要優(yōu)勢在于：

　　（1）天線小型化，可減小天線體積、尺寸，適宜艦艇安裝；

　?。?）多制式天線的應用將節(jié)省成本和天面資源，靈活滿足要求；

　?。?）新材料的應用，即可滿足天線的基本功能，又能在隱身、電磁兼容方面有所提高。

　　國外天線設(shè)計已從單一功能向綜合化、分體設(shè)計向模塊化集成設(shè)計、電磁無源材料向有源電控材料、大尺寸向小型化變化，且無論從功能、設(shè)計、部署都朝智能化發(fā)展。主要技術(shù)研究方向包括：

　?。?） 天線體積小型化。天線小型化是在保證天線性能基本不變的條件下，減小天線的體積。

　?。?） 多種制式網(wǎng)絡(luò)共天饋應用。未來多種制式共用一面超寬帶天線，不僅天線工作頻段覆蓋多個制式，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的不同要求實現(xiàn)每一個制式的獨立調(diào)節(jié)。

　?。?） 天線功能模式向智能化功能方向發(fā)展。未來天線實現(xiàn)智能化的波束賦形、波束指向控制、波束分裂和遠程控制，靈活滿足戰(zhàn)場的應用需求。通過天線的智能化實現(xiàn)系統(tǒng)間互操作和資源的優(yōu)化利用，最終實現(xiàn)智能化的操作方式。

　?。?） 天線與射頻模塊連接由分離式向集中式發(fā)展。未來集中式的設(shè)備代替分離式的設(shè)備，光纖代替電纜，天線與主設(shè)備實現(xiàn)小型化和一體化并充分結(jié)合，實現(xiàn)天線、頻譜資源的節(jié)約和靈活的部署方式，適應網(wǎng)絡(luò)扁平化的發(fā)展趨勢。

　　（5） 新型材料的研發(fā)與運用。

　　4.4 機載共形相控陣天線技術(shù)

　　機載共形天線（陣）是將天線從飛機內(nèi)笨重的設(shè)備轉(zhuǎn)型成為大型但輕薄的陣列，從而成為長航時無人機機翼的一部分甚至是飛機蒙皮的一部分，使天線與載體飛機共形；而不破壞飛機的機械性能和氣動性能。

　　將共形陣列附著在飛機的外層有幾大好處。首先擴大了用于感知探測的平臺范圍，任何飛機都容易被改裝用于情報搜集。機翼、機門或機身都可以成為天線；另外，采用共形天線后，陣列孔徑更大，這意味著探測性能會更好。而且，采用共形天線可以實現(xiàn)對飛機進行降低雷達特征的優(yōu)化設(shè)計，同時可以節(jié)省空間，減少飛機的氣動阻力，最大限度地減少天線對飛行器氣動力學的影響，相應地提高了飛機的飛行時間。

　　在共形天線領(lǐng)域，國際上存在著激烈的競爭。美國國防部認為，未來十年需要研制的是高端無人作戰(zhàn)飛機以及無人偵察飛機。共形的多孔徑傳感器，也被稱作智能蒙皮，將是這些工作中的重點。近期共形天線的應用是用于無人機“全球鷹”無人偵察飛機、“捕食者”A/B無人機以及A160無人直升機等。目前存在的需求是制造能夠作為飛機蒙皮、耗電非常少的輕型天線陣列。將共形陣列用于無人作戰(zhàn)飛機上，小型、隱身、導彈大小的無人作戰(zhàn)飛機可以很好地結(jié)合共形天線的優(yōu)勢，將整個無人機平臺的外表層都作為孔徑，進行通信、成像、干擾并向敵方電子設(shè)備發(fā)射高功率脈沖以發(fā)揮武器的作用。

　　5 結(jié) 論

　　無人機測控系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的重要組成部分，從艦載無人機數(shù)據(jù)鏈通信技術(shù)、艦面測控站技術(shù)和天線設(shè)計技術(shù)三個方面，介紹了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的基本概念、作用意義以及重點研究方向。對艦載無人機測控系統(tǒng)的設(shè)計研究有重要意義。