无人机空中平台激光组网通信

2023-08-10 10:03:23

来源:空天力量

近日中国电科34所,在航空激光通信领域取得新进展,在国内首次完成空中平台激光组网通信,实现了多种技术验证,标志着国产航空激光通信迈入网络时代。
根据相关报道,此次试验空中平台由多架无人机组成,无人机上面搭载有机载激光通信系统,在试验过程之中国产机载激光通信系统出色完成了自主指向、扫描、捕获和跟踪、通信、组网全过程,并始终保持流畅的信息分发和传递。此次试验表明,国产机载激光通信系统已经成熟,为国产无人作战飞机进入实用打下了铺平了道路。
(中国电科34所在2020年公开的无人机载激光通信设备)
21世纪是信息世纪,现代战争也进入了信息战争时代。无线通信系统又是信息战争的基石,尤其各种无人作战系统,依赖无线通信系统执行任务。传统无线通信系统经过百年发展,频谱资源日益稀少,背景污染日益增大,通信速度、抗截获/干扰能力、网络安全等等越来越跟不上时代发展。因此各国和地区都在寻找新的通信系统,激光通信系统被认为是未来发展方向之一。
(无人机侦查数据实时高速回传)
激光通信系统与现在无线通信系统相比,首先是通信速率更高,激光频率远高于现有的无线通信系统,因此系统信息容量大,单位资源能够传递更多的信息。还有就是抗截获/干扰、网络安全能力更强,这个尤其重要,激光指向性好,配合量子密钥,安全性能得到有力增强,网络安全性能也更好,现有电子对抗手段几乎不能对它进行窃听、截获和干扰,也无法侵入激光通信网络进行破坏和诱骗。
由于激光波长极短,因此器件体积和重量非常小,还可以实现多种功能。例如将通信与测距二合一,既能通信,也能测距,从而进一步降低了系统体积和重量。
(无人机高速率空中中继传输)
当然机载激光通信也存在一些先天缺陷,首先就是受环境影响较大,激光在恶劣气候和环境之下通信距离会大幅度降低,不适合进行远距离通信。由于激光光束极细,对于系统精确跟踪对准要求较高,设计和制造难度极大,尤其是机载等高速运动载体上面难度更大。由于激光指向性好,需要多个窗口+器件,才能实现全向覆盖,对于系统切换、组网等等都是挑战。
(无人机基站升空,通过激光通讯构建临时通信网络)
尽管激光通信系统存在这些缺陷,不过考虑到它的优越性,各国和地区仍然在这个领域投入大量人力物力进行研究,力求在2030年之后形成激光与射频结合的通信系统,以提高系统通信速率、抗干扰和网络安全。
美国已经实现无人机与卫星之间的激光通信,在此基础上美国空军计划为F-35等战斗机加装激光通信系统。而空客公司也在发展名为ULTRAAIR的机载激光通信系统,这个系统不仅用于商业系统也将用于欧洲战斗机等防务系统,成为欧洲作战飞机多域作战的骨干通信系统。
(空客设想的激光通讯网络)
中国也非常重视机载激光通信系统发展,将它列为重点领域进行研究和攻关,经过广大技术人员不懈努力,突破了一系列技术难关,研制成功国产机载激光通信系统。2011年国产机载激光通信系统实现直升机双机点对点通信,2013年又完成固定翼飞机通信,标志着国产机载激光通信系统已经成熟。在此基础,电科34所等单位又向更高水平迈进,研制成功无人机激光通信系统,实现了空中组网和联网,为国产机载激光通信系统进入实用扫清了障碍。
2017年国产实践十三号卫星在国际首次进行高轨卫星对地高速激光双向通信试验,试验取得成功。因此未来国产作战飞机、无人机将会用激光通信与卫星进行通信,传递大容量信息,在提高通信速率的同时避免信息被对方截获、干扰。
(中国电科34所在珠海展出的激光通讯传感器)
另外一个应用方向是有人机、无人机之间网络采用激光通信,避免信息泄露,提高网络安全性能。尤其对于歼-20隐身战斗机以及未来第6代战斗机来说,这些作战飞机需要率领隐身无人作战飞机执行作战任务,在高度对抗环境之下,传统无线通信受到限制,如果使用机载激光通信则不受这些限制。
还有一点非常重要,那就是这些激光通信系统也可以用来测量到目标的距离,为机载导弹或者高能武器提供火控解算支持,增强这些飞机对抗隐身战斗机的能力。
相信在不远的将来,我们就会看到国产作战飞机、无人机配备国产机载激光通信系统,增强信息传递和交换能力。
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