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  20世紀(jì)90年代以來，在微電子、計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航、通信、動(dòng)力、自動(dòng)控制、新材料、人工智能等諸多高新技術(shù)的共同推動(dòng)下，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)入了前所未有的蓬勃發(fā)展階段。各種無人作戰(zhàn)平臺(tái)之間以及與有人系統(tǒng)之間的控制信息和業(yè)務(wù)信息如何安全可靠傳輸，如何組網(wǎng)協(xié)同工作，面臨許多亟待解決的問題，需要突破諸多關(guān)鍵技術(shù)。

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信的特點(diǎn)

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信主要完成無人平臺(tái)任務(wù)信息傳輸和遙控、遙測(cè)、跟蹤定位等功能。從覆蓋范圍來看，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信可分為兩類，一類是無人平臺(tái)的內(nèi)部通信，另一類是無人平臺(tái)與地面控制站之間，以及無人平臺(tái)與其他有人平臺(tái)的外部通信。從用途來看，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信又可分為平臺(tái)任務(wù)信息的傳輸鏈路（如無人偵察機(jī)傳輸?shù)膫刹烨閳?bào)信息鏈路或無人中繼通信飛機(jī)的信息轉(zhuǎn)發(fā)信道）和對(duì)無人平臺(tái)的控制鏈路（無人機(jī)的遙控、遙測(cè)和跟蹤定位鏈路）。就無人平臺(tái)本身而言，控制鏈路顯得尤為重要。

  對(duì)應(yīng)有人作戰(zhàn)平臺(tái)通信，無人作戰(zhàn)平臺(tái)通信同樣面臨電磁波傳播特性、信道模型等問題，物理層信號(hào)設(shè)計(jì)需要解決的問題完全相同。比如，空間傳輸多徑影響是相同的，水下無人平臺(tái)通信同樣面臨電磁波急劇衰減的挑戰(zhàn)。

  與有人作戰(zhàn)平臺(tái)通信相比，無人作戰(zhàn)平臺(tái)缺少了人員實(shí)時(shí)操作，其通信的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面。

  一是時(shí)效性要求更高。無人作戰(zhàn)平臺(tái)的通信鏈路，尤其是控制鏈路，基本上采用標(biāo)準(zhǔn)化格式，具有顯著的數(shù)據(jù)鏈特征，以保證時(shí)效性需求。

  二是可靠性要求更高。無人作戰(zhàn)平臺(tái)的人工干預(yù)在遠(yuǎn)端，平臺(tái)智能化要求更高，在自主控制、接收、處理等方面，要求通信鏈路具有更高的可靠性。

  三是安全性要求更高。通信鏈路特別是控制鏈路是無人平臺(tái)的命脈，如鏈路受干擾導(dǎo)致中斷，空中的無人機(jī)就像斷了線的風(fēng)箏，飄忽不定。若控制鏈路被敵方接管，情形自然更糟。

  四是通信鏈路不對(duì)稱性更突出。上下行信道數(shù)據(jù)傳輸能力明顯不對(duì)稱，傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的下行信道的數(shù)據(jù)速率遠(yuǎn)高于傳輸測(cè)控指令的上行信道。

  五是設(shè)備小型化要求更高。由于無人作戰(zhàn)平臺(tái)空間小，對(duì)通信設(shè)備的尺寸、重量、功耗和散熱性要求更高。

  六是平臺(tái)間組網(wǎng)要求更高。由于無人作戰(zhàn)平臺(tái)的高機(jī)動(dòng)性、自主運(yùn)行等特征，以及視距通信距離限制等因素，使得平臺(tái)間組網(wǎng)（其中包括無人平臺(tái)相互之間的組網(wǎng)，也包括有人和無人平臺(tái)之間的組網(wǎng)）和網(wǎng)絡(luò)控制相比于有人作戰(zhàn)平臺(tái)更加困難。

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)（一）發(fā)展現(xiàn)狀

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)從空間分布上分為三類，空中各類無人機(jī)、地面各種無人戰(zhàn)車、水面無人艦艇和水下無人潛航器等。

  無人機(jī)

  目前，無人機(jī)已進(jìn)入體系化、規(guī)?；l(fā)展階段。無人機(jī)內(nèi)部通信系統(tǒng)一般采用有線通信方式和總線式結(jié)構(gòu)，外部通信系統(tǒng)多采用“三合一”和“四合一”的綜合信道體制。

  “三合一”主要指的是跟蹤定位、遙測(cè)、遙控采用統(tǒng)一的載波體制，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，公用一個(gè)傳輸信道，而使用另外單獨(dú)的下行信道傳輸各類業(yè)務(wù)信息；“四合一”是指跟蹤定位、遙測(cè)、遙控信息和業(yè)務(wù)信息共用一個(gè)信道傳輸。

  “四合一”綜合信道體制集成度高，對(duì)通信資源的利用率高，在現(xiàn)代無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中得到廣泛應(yīng)用，“三合一”體制可針對(duì)控制信道數(shù)據(jù)率一般較低、可靠性要求高的特點(diǎn)，可區(qū)分采用窄帶和寬帶信道，針對(duì)不同頻段信道特性設(shè)計(jì)適宜的傳輸體制，具有一定的應(yīng)用靈活性。

  小型戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)，一般在小區(qū)域內(nèi)應(yīng)用，多采用視距鏈路，配有窄帶和寬帶兩種鏈路，一般不裝備衛(wèi)通鏈路。比如美軍的“影子”200無人機(jī)，配有UHF、S頻段窄帶視距鏈路和C波段寬帶視距數(shù)據(jù)鏈路。其中，UHF、S頻段視距鏈路用于傳輸指揮控制信息，鏈路速率幾十KB/S，C波段寬帶視距數(shù)據(jù)鏈路主要用于傳輸業(yè)務(wù)控制信息和傳感數(shù)據(jù)，速率可達(dá)Mb/s數(shù)量級(jí)。因?yàn)槭切⌒推脚_(tái)，其天線數(shù)量少，口徑小，功率小。

  中高空、長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)，通常都會(huì)配備視距、超視距多條通信鏈路來滿足任務(wù)執(zhí)行的通信需求。視距通信鏈路主要用于起降站本地操作。比如美軍的“捕食者”，視距主要配備了5G的C頻段。衛(wèi)通是Ku頻段，最高可以達(dá)到50M。“全球鷹”無人機(jī)有5條通信鏈路保證，3條窄帶，是“全球鷹”無人機(jī)指控信息傳輸?shù)闹饕溌罚?條寬帶，主要用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，其中1條是與CDL兼容的、全雙工、寬帶、空地?cái)?shù)據(jù)鏈，1條是Ku頻段、全雙工、寬帶衛(wèi)星通信鏈路。

  另外，無人機(jī)通信系統(tǒng)越來越強(qiáng)調(diào)和有人飛機(jī)之間的協(xié)同通信能力。例如，link16數(shù)據(jù)鏈、機(jī)間數(shù)據(jù)鏈等成為美軍越來越多無人機(jī)通信載荷的標(biāo)準(zhǔn)配置，特別是在大中型無人機(jī)、無人作戰(zhàn)飛機(jī)等平臺(tái)上；又如，美軍X-47作戰(zhàn)無人機(jī)通信系統(tǒng)配裝了link-16、VHF/UHF數(shù)據(jù)鏈、機(jī)間數(shù)據(jù)鏈等視距鏈路通信載荷，以及AEHF頻段和Ka頻段等超視距鏈路的衛(wèi)星通信載荷。

  無人戰(zhàn)車

  地面各種無人戰(zhàn)車、排爆機(jī)器人等，其內(nèi)部通信系統(tǒng)大多采用有線方式。例如，CAN總線（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)）最初是由德國(guó)Bosch公司為解決汽車監(jiān)控系統(tǒng)中的諸多復(fù)雜技術(shù)難題而設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)通信協(xié)議，其應(yīng)用范圍已不限于汽車行業(yè)，已推廣到機(jī)器人、機(jī)械工業(yè)、家用電器等領(lǐng)域。

  外部控制信息傳輸大多依托視距無線鏈路，使用的通信手段包括數(shù)據(jù)鏈、藍(lán)牙、UWB、Zigbee、WIFI，以及3G、4G移動(dòng)通信技術(shù)。目前，這些地面無人移動(dòng)平臺(tái)在反恐行動(dòng)中廣泛應(yīng)用，通信手段主要依托民用無線通信設(shè)施。又如，美軍無人裝甲車“黑騎士”，裝備了大量的攝像頭、傳感裝置、雷達(dá)系統(tǒng)，其通信系統(tǒng)為增強(qiáng)型高速戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈設(shè)備，但通信操控比空中的無人作戰(zhàn)平臺(tái)要復(fù)雜得多，因?yàn)榈匦蔚孛部部蓝嘧儯瑘?chǎng)景異常復(fù)雜。所以地面的無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信組織，尤其是組網(wǎng)的時(shí)效性、操控性難度更大。

  俄羅斯在敘利亞反恐中，出動(dòng)了6臺(tái)“平臺(tái)-M”地面作戰(zhàn)機(jī)器人和4臺(tái)“阿爾戈”機(jī)器人，在“仙女座-D”自動(dòng)化指揮系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，配合敘利亞部隊(duì)行動(dòng)，順利完成相應(yīng)任務(wù)。與美軍同類產(chǎn)品相似，“平臺(tái)-M”的操縱控制系統(tǒng)主要由一臺(tái)軍用筆記本電腦和一個(gè)改裝過的XBOX游戲機(jī)手柄組合而成，十分易于士兵操縱。俄媒公布的“仙女座-D”自動(dòng)化指揮系統(tǒng)集成度比較強(qiáng)，由多臺(tái)軍用PC和筆記本電腦組成，一個(gè)軍用帳篷就可以裝下，適合前線部署。

  水下無人平臺(tái)

  由于海水良好的導(dǎo)電性，傳統(tǒng)通信頻段電磁波在水下的傳輸損耗要比水面大氣環(huán)境中大很多。因此，解決水下無人平臺(tái)通信問題和有人作戰(zhàn)潛艇同樣是一個(gè)國(guó)際性的難題。按使用場(chǎng)景，目前常用的解決方案主要有：當(dāng)水下無人平臺(tái)與母船（控制站）較近時(shí)，采用水下光纖通信和水聲通信；當(dāng)與母船（控制站）較遠(yuǎn)時(shí)，采用短波、衛(wèi)星通信，但要求水下無人平臺(tái)定時(shí)上浮至水面才能建立傳輸信道，這種通信方式容易暴露平臺(tái)的位置。

  無人系統(tǒng)通信發(fā)展趨勢(shì)

  2013年，美國(guó)國(guó)防部發(fā)布了《2013-2038年無人系統(tǒng)綜合路線圖》，以無人系統(tǒng)廣泛應(yīng)用為背景，提出未來25年無人系統(tǒng)發(fā)展的整體思路和具體構(gòu)想，著力解決制約無人系統(tǒng)今后大規(guī)模應(yīng)用的主要技術(shù)與政策問題。同時(shí)通過對(duì)過去10年全球戰(zhàn)斗中無人系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐的總結(jié)，指出C4（指揮、控制、通信和計(jì)算機(jī)）架構(gòu)在支持無人作戰(zhàn)平臺(tái)方面的不足。典型的問題包括：

  全球連通性差。與有人系統(tǒng)相比，美軍無人系統(tǒng)的全球連通能力不足，特別是對(duì)發(fā)送高帶寬數(shù)據(jù)至戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)用戶的能力不足。目前大多數(shù)無人平臺(tái)設(shè)施集中在中東地區(qū)，不能夠有效支撐其他地區(qū)的戰(zhàn)斗行動(dòng)。

  基礎(chǔ)設(shè)施煙囪林立。大多無人系統(tǒng)都是基于以往不同專用通信的解決方案，包括接入地面網(wǎng)絡(luò)的多種超視距通信方案，使得平臺(tái)信息資源共享難，基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)代價(jià)高昂（如設(shè)備繁多，規(guī)劃管理復(fù)雜），約束了平臺(tái)的靈活性。

  信息共享能力差。大多系統(tǒng)應(yīng)用專用的信息處理、開發(fā)利用和分發(fā)機(jī)制，使得在系統(tǒng)、服務(wù)和用戶之間信息共享能力弱。

  平臺(tái)間的組網(wǎng)能力較弱。目前平臺(tái)間組網(wǎng)能力不足，大都單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)，還不能滿足無人平臺(tái)集群作戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)需求。

  另外，相對(duì)于空中無人平臺(tái)和地面無人平臺(tái)通信系統(tǒng)，水下無人平臺(tái)通信手段單一，通信能力較弱。

  在無人系統(tǒng)發(fā)展路線圖中，著重強(qiáng)調(diào)了無人系統(tǒng)通信體系架構(gòu)建設(shè)和所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，包括與無人系統(tǒng)通信緊密相關(guān)的數(shù)據(jù)保密及充分發(fā)揮無人系統(tǒng)作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)保障能力等方面。

  一是加強(qiáng)無人系統(tǒng)通信體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。建立以網(wǎng)絡(luò)為中心的通信體系，提高無人平臺(tái)的C4能力；接入系統(tǒng)從現(xiàn)在通信網(wǎng)關(guān)逐步過渡至全球信息柵格；建立基于云平臺(tái)的企業(yè)級(jí)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分發(fā)；統(tǒng)一協(xié)調(diào)商用衛(wèi)星租賃和開發(fā)“寬帶全球衛(wèi)星通信”系統(tǒng)，降低衛(wèi)星通信費(fèi)用和帶寬限制。

  二是通信系統(tǒng)綜合化、一體化發(fā)展。目前，美軍僅“全球鷹”無人機(jī)采用了綜合化通信系統(tǒng)，隨著無人平臺(tái)越來越多地應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)，搭載的任務(wù)載荷和通信手段越來越多，采用模塊化、尺寸大小可變?cè)O(shè)計(jì)成為發(fā)展方向，以適應(yīng)多種平臺(tái)裝載需要。

  三是進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸率。隨著無人平臺(tái)載荷能力提高，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越多，要求通信系統(tǒng)進(jìn)一步拓寬頻帶、提高頻率利用率和信息傳輸容量。

  四是大力發(fā)展寬帶衛(wèi)星通信，滿足無人機(jī)超視距作為數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)帶寬的傳輸需求。無人平臺(tái)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用推廣，對(duì)寬帶衛(wèi)通資源的需求越來越大。無人機(jī)超視距作戰(zhàn)將成為無人機(jī)的主要作戰(zhàn)方式，衛(wèi)星中繼成為無人機(jī)的主要通信方式，對(duì)衛(wèi)星資源的需求愈來愈多。大力發(fā)展寬帶衛(wèi)通轉(zhuǎn)發(fā)器，滿足無人機(jī)超視距作戰(zhàn)數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)的寬帶傳輸需求。

  五是加強(qiáng)對(duì)通信鏈路的安全保護(hù)。未來無人平臺(tái)的使用環(huán)境更加惡劣，要求通信系統(tǒng)具備更加良好的電磁兼容性、低截獲概率、抗欺騙能力、高安全性和足夠的抗干擾能力，保證無人平臺(tái)通信系統(tǒng)在惡劣戰(zhàn)場(chǎng)條件下穩(wěn)定、可靠、安全工作。

  六是加強(qiáng)光學(xué)、激光等新型通信手段應(yīng)用。光學(xué)數(shù)據(jù)鏈或激光通信系統(tǒng)等新型通信技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、速率更高等特點(diǎn)，可數(shù)倍地提高數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率，是無人平臺(tái)通信技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。

  七是提高通信系統(tǒng)通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、互操作和互通能力。未來無人通信系統(tǒng)將逐步實(shí)現(xiàn)通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)通信系統(tǒng)兼容、協(xié)同工作及互聯(lián)互通互操作能力。

  重點(diǎn)研究和突破的關(guān)鍵技術(shù)（一）無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

  目前，國(guó)內(nèi)無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信問題研究還停留在關(guān)注某類無人平臺(tái)通信的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，尚未形成我軍無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)體系。應(yīng)加強(qiáng)無人作戰(zhàn)系統(tǒng)通信體系頂層設(shè)計(jì)研究，建立統(tǒng)一的通信基礎(chǔ)設(shè)施（通信網(wǎng)關(guān)和中繼網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)中心）支持無人平臺(tái)的指揮與控制和任務(wù)載荷的信息回傳，使用戶能夠快速簡(jiǎn)便地發(fā)現(xiàn)、獲取和分析實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的情報(bào)、監(jiān)視和偵察信息和其他任務(wù)數(shù)據(jù)，避免重復(fù)建設(shè)，解決效率低下和兼容性差等問題。

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)信息傳輸技術(shù)

  重點(diǎn)解決無人作戰(zhàn)環(huán)境下人/機(jī)物綜合接入的智能無線通信問題。包括多節(jié)點(diǎn)低時(shí)延寬帶協(xié)同傳輸、無人作戰(zhàn)平臺(tái)的小型化高增益天線、光通信、高效數(shù)據(jù)壓縮、動(dòng)態(tài)頻譜感知和接入等技術(shù)研究，支持無人平臺(tái)間、無人和有人平臺(tái)之間的快速信息傳輸。

  無人作戰(zhàn)平臺(tái)組網(wǎng)技術(shù)

  面向未來自主無人作戰(zhàn)平臺(tái)協(xié)同交互、協(xié)同攻擊、協(xié)同防衛(wèi)的作戰(zhàn)需求，關(guān)注無人作戰(zhàn)平臺(tái)可靠組網(wǎng)、低碰撞鏈路接入、低能耗低時(shí)延多跳路由、分布式網(wǎng)絡(luò)自主運(yùn)行管理控制及組網(wǎng)安全等技術(shù)。

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)智能化

  協(xié)同傳輸技術(shù)

  智能化戰(zhàn)術(shù)協(xié)同體系架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

  針對(duì)無人作戰(zhàn)平臺(tái)之間、有人作戰(zhàn)平臺(tái)與無人作戰(zhàn)平臺(tái)之間的戰(zhàn)術(shù)協(xié)同需求，研究典型作戰(zhàn)場(chǎng)景下有人無人協(xié)同作戰(zhàn)的主要模式、不同作戰(zhàn)樣式、不同級(jí)別協(xié)同過程中的信息交互需求和主要流程，開放式、可擴(kuò)展的智能化戰(zhàn)術(shù)協(xié)同體系架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一調(diào)度與管理方法等。

  網(wǎng)絡(luò)化有人/無人協(xié)同控制技術(shù)

  研究面向有人/無人協(xié)同應(yīng)用的通用化、可擴(kuò)展的高效控制模型，多平臺(tái)編隊(duì)自適應(yīng)飛行控制技術(shù)，面向特定任務(wù)的多平臺(tái)傳感器及武器控制技術(shù)，有人/無人、無人/無人作戰(zhàn)平臺(tái)間的無源協(xié)同定位、協(xié)同探測(cè)、復(fù)合跟蹤、協(xié)同制導(dǎo)等協(xié)同處理技術(shù)等。

  智能化有人/無人協(xié)同任務(wù)管理技術(shù)

  研究基于作戰(zhàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)的智能任務(wù)分解與角色分配技術(shù)，面向任務(wù)需求和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的航路自動(dòng)計(jì)算與優(yōu)化技術(shù)，基于任務(wù)和規(guī)劃結(jié)果的推演與評(píng)估技術(shù)等。

  無人作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合防護(hù)技術(shù)

  研究適應(yīng)高速移動(dòng)特性的雙向安全接入認(rèn)證體制，基于多平臺(tái)協(xié)作的攻擊感知技術(shù)，針對(duì)典型靈巧干擾、信息欺騙等攻擊的屏蔽和隔離技術(shù)，基于云的威脅信息共享和協(xié)同響應(yīng)技術(shù)。通過綜合安全態(tài)勢(shì)、協(xié)調(diào)安全防護(hù)裝備，對(duì)無人平臺(tái)的攻擊事件進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)和處置，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)識(shí)別、全局聯(lián)動(dòng)防御。

  結(jié)束語

  無人系統(tǒng)在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中扮演越來越重要的角色，呈現(xiàn)出智能化、復(fù)合化、體系化的發(fā)展趨勢(shì)，控制方式由遙控、程控向智能自主發(fā)展，系統(tǒng)由單一功能向多種功能復(fù)合發(fā)展，使命任務(wù)由擔(dān)負(fù)支援保障向直接參與作戰(zhàn)任務(wù)發(fā)展，作戰(zhàn)使用由獨(dú)立運(yùn)用向體系協(xié)同發(fā)展，將從根本上改變?nèi)祟悈⑴c戰(zhàn)爭(zhēng)的方式。無人系統(tǒng)的通信問題將直接影響系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，面臨新的挑戰(zhàn)和更多技術(shù)難點(diǎn)，我們要重點(diǎn)關(guān)注影響無人系統(tǒng)通信發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，積極迎接挑戰(zhàn)，解決技術(shù)難題，為我軍無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的快速發(fā)展提供支撐。