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無人機空中平臺激光組網通信

2023-08-10 10:03:23

來源:空天力量

近日中國電科34所,在航空激光通信領域取得新進展,在國內首次完成空中平臺激光組網通信,實現了多種技術驗證,標志著國產航空激光通信邁入網絡時代。
根據相關報道,此次試驗空中平臺由多架無人機組成,無人機上面搭載有機載激光通信系統,在試驗過程之中國產機載激光通信系統出色完成了自主指向、掃描、捕獲和跟蹤、通信、組網全過程,并始終保持流暢的信息分發和傳遞。此次試驗表明,國產機載激光通信系統已經成熟,為國產無人作戰飛機進入實用打下了鋪平了道路。
(中國電科34所在2020年公開的無人機載激光通信設備)
21世紀是信息世紀,現代戰爭也進入了信息戰爭時代。無線通信系統又是信息戰爭的基石,尤其各種無人作戰系統,依賴無線通信系統執行任務。傳統無線通信系統經過百年發展,頻譜資源日益稀少,背景污染日益增大,通信速度、抗截獲/干擾能力、網絡安全等等越來越跟不上時代發展。因此各國和地區都在尋找新的通信系統,激光通信系統被認為是未來發展方向之一。
(無人機偵查數據實時高速回傳)
激光通信系統與現在無線通信系統相比,首先是通信速率更高,激光頻率遠高于現有的無線通信系統,因此系統信息容量大,單位資源能夠傳遞更多的信息。還有就是抗截獲/干擾、網絡安全能力更強,這個尤其重要,激光指向性好,配合量子密鑰,安全性能得到有力增強,網絡安全性能也更好,現有電子對抗手段幾乎不能對它進行竊聽、截獲和干擾,也無法侵入激光通信網絡進行破壞和誘騙。
由于激光波長極短,因此器件體積和重量非常小,還可以實現多種功能。例如將通信與測距二合一,既能通信,也能測距,從而進一步降低了系統體積和重量。
(無人機高速率空中中繼傳輸)
當然機載激光通信也存在一些先天缺陷,首先就是受環境影響較大,激光在惡劣氣候和環境之下通信距離會大幅度降低,不適合進行遠距離通信。由于激光光束極細,對于系統精確跟蹤對準要求較高,設計和制造難度極大,尤其是機載等高速運動載體上面難度更大。由于激光指向性好,需要多個窗口+器件,才能實現全向覆蓋,對于系統切換、組網等等都是挑戰。
(無人機基站升空,通過激光通訊構建臨時通信網絡)
盡管激光通信系統存在這些缺陷,不過考慮到它的優越性,各國和地區仍然在這個領域投入大量人力物力進行研究,力求在2030年之后形成激光與射頻結合的通信系統,以提高系統通信速率、抗干擾和網絡安全。
美國已經實現無人機與衛星之間的激光通信,在此基礎上美國空軍計劃為F-35等戰斗機加裝激光通信系統。而空客公司也在發展名為ULTRAAIR的機載激光通信系統,這個系統不僅用于商業系統也將用于歐洲戰斗機等防務系統,成為歐洲作戰飛機多域作戰的骨干通信系統。
(空客設想的激光通訊網絡)
中國也非常重視機載激光通信系統發展,將它列為重點領域進行研究和攻關,經過廣大技術人員不懈努力,突破了一系列技術難關,研制成功國產機載激光通信系統。2011年國產機載激光通信系統實現直升機雙機點對點通信,2013年又完成固定翼飛機通信,標志著國產機載激光通信系統已經成熟。在此基礎,電科34所等單位又向更高水平邁進,研制成功無人機激光通信系統,實現了空中組網和聯網,為國產機載激光通信系統進入實用掃清了障礙。
2017年國產實踐十三號衛星在國際首次進行高軌衛星對地高速激光雙向通信試驗,試驗取得成功。因此未來國產作戰飛機、無人機將會用激光通信與衛星進行通信,傳遞大容量信息,在提高通信速率的同時避免信息被對方截獲、干擾。
(中國電科34所在珠海展出的激光通訊傳感器)
另外一個應用方向是有人機、無人機之間網絡采用激光通信,避免信息泄露,提高網絡安全性能。尤其對于殲-20隱身戰斗機以及未來第6代戰斗機來說,這些作戰飛機需要率領隱身無人作戰飛機執行作戰任務,在高度對抗環境之下,傳統無線通信受到限制,如果使用機載激光通信則不受這些限制。
還有一點非常重要,那就是這些激光通信系統也可以用來測量到目標的距離,為機載導彈或者高能武器提供火控解算支持,增強這些飛機對抗隱身戰斗機的能力。
相信在不遠的將來,我們就會看到國產作戰飛機、無人機配備國產機載激光通信系統,增強信息傳遞和交換能力。
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