机载通信系统新技术研究

陈冬

【摘要】 机载信息技术在未来战争中将发挥越来越重要的作用。文章从新时期机载应用需求出发，分析了机载通信系统技术发展的新趋势。重点针对机载抗干扰通信、宽带通信、卫星通信、协同通信等技术手段，分析了应用特点及其性能需求。

【关键词】 机载通信 抗干扰 定向组网 卫星通信 软件无线电

Research on the Development of Airborne Communication Technology

CHEN Dong （Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036）

Abstract：Airborne communication technology performs key role in an air battle. This paper researches on the fresh development trend of airborne communications stems from the requirement of future aerial operation.Then， the characteristic and capability of typical airborne communication technology is discussed.

Keywords：Airborne communication； anti-jamming； directional network； aeronautical satcom； software defined radio.

一、引言

通信系统是机载电子设备的重要组成部分，一般包括高频（HF）、甚高频（VHF）及特高频（UHF）通信设备，支持驾驶舱话音通信和低速数据链业务。随着作战飞机的高速化、多功能、综合化的发展，由此带来的信息种类和信息容量需求迅猛增长，信息应用模式也必须满足新的作战任务要求。

从通信覆盖范围上看，需要支持飞机在广袤地域和海域进行远程作战时的通信保障，通信距离由视距扩展至数千公里；从传输组网能力上看，为满足复杂电磁环境下更多、更先进的机载武器和传感器应用要求，需要大幅提升通信传输带宽、组网容量、抗干扰能力等主要技术指标，提高智能化组网能力、异构网络互连能力等；从平台支持性上看，需要考虑高集成度平台的应用需求，如通用化、小型化、多模式集成能力；从作战任务上看，新型机载通信装备需要支持传感器数据协同、时敏目标快速瞄准、网络化制导等应用模式。

本文针对作战飞机应用需求，从传输能力、作用距离、抗干扰性、集成应用等方面展开讨论，并对典型技术和设备的能力进行分析。

二、典型应用

机载通信系统是实现空中飞机平台之间、空中飞机与地面单元之间信息化铰链的核心系统，主要应用包括：地空视距/超视距指挥引导、大范围地理环境及战场态势信息共享；大容量传感器数据的实时传输与分发；机群战术级/火力级协同等。

机载通信系统典型的综合应用想定如图1所示。

三、技术体系

基于新型的机载平台/机群信息化需求和典型使用模式，机载通信系统技术体系架构如图2所示。其中，超短波数据/话音通信、机载卫星通信等属于通信手段，而基于综合化、模块化的机载通信设备则是这些通信手段的物理承载。本文主要研究的内容包括智能抗干扰超短波通信、机群作战协同通信、机载宽带大容量通信、机载卫星通信，以及先进机载通信综合技术。

3.1智能抗干扰超短波通信技术

航空通信主用的V/UHF频段，大量系统工作在约200MHz带宽内，频谱资源异常拥挤，存在严重的有意和无意干扰等情况。通信抗干扰和频谱感知技术的不断演进，发展出空时频联合自适应抗干扰技术。抗干扰通信从传统的时频域扩展到空域，使得构建空时频域的联合抗干扰通信成为可能；而频谱监控感知技术的发展，为根据实时战场电磁环境变化而自适应变化的抗干扰通信提供了基础。

因此，采用空时频联合自适应抗干扰技术，可以使通信系统更加适应机载通信的复杂变化的电磁环境，更有效应对各种人为的敌意干扰，从而为作战飞机提供高效可靠的指挥控制通信保障，对现有装备的性能提升及新型装备研制都有重要意义。

图3描述了空时频域自适应抗干扰技术的基本方法：面对复杂电磁干扰环境，采用干扰实时捕获和快速识别技术，获取电磁干扰特征，运用自适应抗干扰策略确定当前采用的空时频域抗干扰通信方式，确保数据的可靠传输。

3.2机群作战协同通信技术

协同通信技术与作战应用紧密绑定，主要应用于机群协同组网作战。多机协同可有效提高机群体系化对抗能力，缩短单平台之间的差距，特别是敌我双方存在代差的情况下，如四代机与五代机对抗。

通过协同通信链路，机群协同作战网络可实现平台间传感器直接铰链、火力协同。将传感器探测到的信息在不同武器平台间低时延共享，通过平台上的融合处理形成火控精度要求的战场图像。协同通信的主要业务形式包括原始目标数据、武器状态、火力协同信息、攻击效果评估数据、传感器控制数据、武器控制信息、目标精确位置信息等，还可传输指挥控制信息、态势信息等。

从使用模式上看，机群协同通信可分为基本型和增强型模式，采用不同的设备形态和传输组网等技术体制实现上述功能。其中，基本型主用于不同类型平台之间的低时延组网，而增强型采用具有快速自动对准跟踪功能的定向天线（如AESA），具有较强的LPI/LPD性能，主要用于隐身飞机之间的协同。

3.3机载宽带大容量通信技术

高分辨率的战场侦察情报信息实时传输需求一直以来都是推动机载通信向宽带化发展的主要因素。机载宽带大容量通信技术主要应用于预警机、指挥通信飞机、有人/无人侦察机、通信中继飞机等C4ISR平台，通过将这些空中骨干节点网络化连接，构建高动态、自组织、安全可靠的空基骨干网，实时传输大容量的侦察情报信息、视频信息、图像信息，以及指挥控制、网络管理等综合信息，为陆、海、空多层空间的大量C2节点和战术节点提供高质量信息服务，可有效提升空地、空海一体化信息作战的能力。

主要方案是采用毫米波频段的定向通信，通过高增益天线、高速调制解调、多通道并行信息处理、定向MESH组网等技术，实现高带宽和多用户。此外，机载射频与激光混合组网通信也是当前研究热点，可以有效解决大容量和抗干扰的矛盾。

3.4机载卫星通信技术

卫星通信在军民用领域都被广泛应用，特别是在军事应用领域，已成为支持军事作战行动的主要远程通信手段，大量装备于海陆空军各种作战平台。目前，机载卫星通信应用主要集中在运输机等较大型平台上，战斗机等作战平台则受安装环境限制，应用较少。

从技术发展的角度来看，机载卫通的发展趋势之一是向更高频段扩展。高频段由于可提供更好的传输速率、抗干扰、抗截获能力，近期受到越来越多的关注。但是高频段机载卫通实现起来的技术难度也更大，天线复杂度高，波束窄，对于安装位置和指向精度的要求更高，尤其是对于体积小、速度快的飞机而言。另一个发展趋势，是将UHF频段战术卫星通信技术推广应用于大量的战斗机、轰炸机等战术飞机，具有覆盖范围广、设备（包括天线）复杂度低、成本可接受的优势。

3.5先进机载通信综合技术

如前所述，随着信息化作战需求的不断提升，机载通信技术及实际应用呈现出高速发展的态势，各种大小型飞机平台集成了多种通信功能，且更新换代速度越来越快。一方面，若采用传统的联合式集成技术将机载通信设备进行简单累加，会造成系统规模不可控，与载机平台有限的载荷、空间、供电能力形成了鲜明的矛盾；另一方面，现有通信设备受到软/硬件资源的限制，仅能满足已有波形的使用需求，功能可扩展性差。

先进机载通信综合技术利用软件无线电的功能软件化、软硬件分离的特点，为机载多频段、多模式通信提供高度综合化的解决方案。系统采用开放式架构，支持软硬件分离设计，具备功能扩展能力。

通过通用化、标准化设计，还可有效控制机载通信系统的硬件规模，缩减重量、体积、功耗，满足各种机载平台的适装性要求。

四、能力需求

针对上述机载通信技术手段，结合应用支持要求和对装载平台能力考虑，对各通信手段性能与能力需求分析如下表1。

五、结束语

未来空中战场具有高度信息化特征，机载平台和机载武器作战对信息优势的依赖会越来越强。运用网络化、智能化、综合化的先进机载通信技术，能够有效地提高机群作战的体系化对抗能力，实现由平台为中心向网络为中心转变。

参 考 文 献

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