详解全球鹰无人机数据链系统

“全球鹰”是世界上第一架具备自主控制功能的高空长航时无人机，是美国获取情报、监视与侦查（ISR）信息的重要装备。因此，从“全球鹰”的数据链通信技术，我们可以对无人机通信的发展脉络有个比较清晰的认识。

“全球鹰”无人机用的数据链通信系统有几种分类方法。

• 按传输距离分，“全球鹰”有视距（LOS）通信链路和超视距（BLOS）通信链路两种。其中，视距通信链路包括特高频（UHF）视距通信链路和X波段视距通信链路（即通用数据链（CDL））两种。一旦超出无线电视距范围时，无人机就必须采取中继方式。“全球鹰”采取的是卫星中继方式。借助卫星上的转发器，数据链就可以最大限度地延伸作用距离。具体来说，“全球鹰”可以使用的超视距通信链路包括UHF波段卫星通信链路、Ku波段商业卫星通信链路和L波段海事卫星（InMarSat）通信链路三种。其中L波段InMarSat通信链路是用作“全球鹰”无人机的备份通信链路。

• 按频带宽度来分，“全球鹰”有窄带通信链路和宽带通信链路两种。其中，UHF卫星通信链路、UHF视距通信链路以及L波段InMarSat通信链路属于窄带通信链路，实现的功能主要包括上行传输指挥与控制指令、下行传输健康和状态信息、进行应答响应等；CDL数据通信链路和Ku波段商业卫星通信链路属于宽带通信链路，除了具有上述窄带通信链路的功能之外，主要用于数据、图像等任务信息传输。

• 按功能任务来分，“全球鹰”有指挥控制通信链路和数据分发通信链路两种。其中，CDL视距通信链路、Ku波段商业卫星通信链路、UHF卫星通信链路、UHF视距通信链路以及L波段InMarSat通信链路都可用作“全球鹰”的指挥控制通信链路，但用作数据分发用的通信链路只有CDL视距通信链路和Ku波段商业卫星通信链路两种，它们是“全球鹰”的主通信链路。

“全球鹰”的机载通信系统

全球鹰通信数据链设备连接图

“全球鹰”的机载通信系统是由L-3通信公司开发的综合通信系统（ICS）。ICS的核心是通用机载调制解调组件（CAMA）。其中，高速Ku波段卫星通信链路由一个具有自动捕获能力的直径1.2米的装在机头上部天线罩内的三轴可操纵蝶形天线、大功率放大器（HPA）、高压电源（HVPS）和卫星通信射频放大器（SCRFA）组成；高速CDL由视距射频放大器（RFA）和直径为0.23米的蝶形天线组成；低速UHF卫星通信链路/UHF视距链路由UHF接收机/发射机（RX/TX）、UHF功率放大器（PA）、低噪声放大器/双工器（LNA/Diplexer）和分别设在发动机短舱顶部的“蝙蝠翼”天线/左侧机翼下部的叶片天线组成。

“全球鹰”的主通信链路

（1）CDL

CDL是由美国国防部托管的标准大容量、机载、双向的宽带无线通信数据链，用于全双工、抗干扰和点到点的信号情报与图像情报到地面处理中心，具有防窃听、防干扰以及防拦截等功能，适用于所有的战术和大型无人机。另外，CDL具有传播语音、数据以及实时视频的能力。

CDL作为联合战术无线电通信系统（JTRS）的一个单元，符合软件通信系统体系结构（SCA），可以将无人机系统直接或是通过卫星通信系统连到地面控制站。CDL基于通用的信号波形格式，支持高速率的数据传输，可以工作于X波段和Ku波段。地面控制站通常以200Kbps的速度对“全球鹰”进行指挥与控制，以X波段137MByte/s或274MByte/s的速度接收“全球鹰”上传感器的信息。

此外，为满足多平台雷达技术插入系统（MP-RTIP）的需求，美国正在研发多平台通用数据链路（MP-CDL）。MP-CDL作为一种网络中心数据链路，具有“网络广播”和“点对点”两种工作模式。其中，“网络广播模式”能够将数据同时发送给32个用户，“点对点”模式是通过更强的信号把数据传输给地面、海上或空中的一个特定用户。MP-CDL的理论传输能力在10--274MByte/s之间。

（2）Ku波段商业卫星通信链路

商业Ku波段卫星通信系统的数据传输速率是已经确定好的，可选值有1.5、8.58、20、30、40、47.9MByte/s等。

但目前Ku波段卫星可达范围有限，包括海洋、非洲内陆在内的多个地区覆盖情况都不理想。