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无人操作军用系统需要性能较高的电子系统


时间:2018-01-02 作者:
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图 1:数字电源系统管理

传感器和数据处理

即使最小型的、手动启动的 NUAV 也可以携带多个摄像机和照相机完成监视任务,而多种版本的 MQ-9 收割者能够满足各种不同的猎杀及监视需求。携带武器的版本可能载有摄像机、红外夜视摄像机以及在有云或烟雾时使用的合成孔径雷达 (SAR),还有用于制导弹药的激光测距仪和目标照明系统。提供诱饵和干扰功能的版本也已开发出来,同时战术数据链路系统能够直接向有人驾驶飞机发送目标信息及影像数据。在信号情报 (SIGINT) 领域预计将进行更多开发工作,随着信号情报系统的进步,航程更长的版本将提供超过 40 小时的任务续航时间。由于机载传感器的迅速增加以及任务续航时间的延长而产生了大量数据,这些数据必须压缩和存储或通过实时数据链路发送,这势必导致某些方面的折中,例如带宽、质量和可能的影像数据损失。

每增加一种新的有效载荷能力,都会增大电源系统的负担。不过幸运的是,印刷电路板级电源解决方案的开发也取得了进步,最近几年功率密度得到了显著改进,凌力尔特公司的

µModule® (微型模块) 稳压器解决方案就是一种进步的技术。每个小型模块都含有一个完整的高效率电源,其外形尺寸适合对尺寸要求很严格的应用,而且可靠性非常高。图 2 显示了一个例子。


图 2:LTM4644 µModule 稳压器

通信与信息安全

UAV 的通信链路可以分为两部分:

飞行控制数据链路 - 用于远程命令 (上行链路) 和遥测 (下行链路) 信息,以在 UAV 响应操作人员指令或按照 GPS 坐标自主飞行执行任务计划时,对 UAV 进行监控。一般情况下,采用扩展频谱技术的 56kbps 链路可以满足飞行控制数据链路的需求,上行链路可以用 128 位加密算法和前向纠错加以保护。

传送有效载荷传感器信息的通信链路 – 被看作是单独的通信链路,高清视频可能要求高达 10Mbps 的带宽,同时运行 COFDM、MPEG-4 或类似调制方案。诸如收割者等大型 UAV 一般会结合使用租用的专用卫星中继线路 (Ku 频段) 和地面 (C 频段) 通信线路,有充足的空间放置大型天线,而其他类型的无人机也许在工业、科研和医疗 (ISM) 频段运行,例如 2.4GHz (WLAN) 和 5.8GHz 频段。

与空中交通控制系统及协议的集成是实现 UAV 完全自主运行的另一个障碍,因为 UAV 需要响应语音命令,提供航向和飞行高度层信息,并通过 VHF 无线电频道及合成语音确认系统,确认已接受命令。

信息安全风险包括故意或偶然的干扰;假冒或拦截命令及控制信号;通信通道衰减。在常规的有人驾驶飞行中,为了避开任何非常靠近的空中飞行物,飞行员可以立即动手控制飞机,显然在使用 UAV 的情况下,飞行员始终要依靠通信链路以及机载传感器的稳定运行。

风险总是可以减轻的,即使是非常小和按照一套设定 GPS 坐标飞行的 UAV,也可以升高飞行高度,以恢复丢失的 GPS 信号,在达到离港续航时间限制时自动返回基站。作为应变措施,防欺诈 GPS 系统结合使用 GPS 接收器和惯性测量单元,对接收到的 GPS 信号进行统计分析也有助于确定是否有人尝试欺骗系统。

当然,所有这些通信系统都需要电源,而且敏感的无线电接收器需要一些噪声非常低的电源,这样无线电灵敏度才不会因电源而降低。新的芯片工艺技术和新颖的 IC 设计方法已经导致出现了一系列开创性产品,这些产品既能提供前所未有的高效率,噪声又非常低,例如 LT8640 Silent Switcher® 和 LT3042 超低噪声、超高 PSRR RF 线性稳压器。


关键词:无人操作系统 无人驾驶航空器 传感器    浏览量:744

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