無人偵察機是通過什麼方式實現遠程控制和數據傳輸的?

無線通信的機制是什麼?範圍是多遠?需要附近有架指揮機遙控嗎?如果通過衛星回傳,那衛星通信的時延會不會遙控操作帶來影響?能否在美國本土遙控在伊拉克的無人機?


不同級別的無人機,鏈路是不大一樣的。但大致上脫不出點對點通信和依數據鏈兩種方式。

使用點對點鏈路的無人機,大抵都是手持級別 or 中型的。高帶寬的電台大多是數字化的,這樣可以回傳各種飛行器參數、感測器讀數和流媒體數據。電台工作在L波段和C波段的為多(也有Ku波段的)。同時電台也多支持跳頻功能。但對於非常小的無人機就裝不起很貴的高帶寬雙工電台了,一般會分為低帶寬的雙工數據鏈路傳輸控制指令和回傳數據,和高帶寬的單工圖像鏈路,以節省成本。甚至在一些極端的設計里,會將回傳的數據鏈路信號疊加在圖像鏈路里,使數據鏈路的硬體也變成單工的,可以進一步降低成本。從結構上來看,這樣的設計除了更可靠和帶跳頻功能以外,和一般航模上用的鏈路沒有太本質的區別。不過很多時候會將他們組成小範圍的網路共享觀測數據。

至於鏈路的工作距離,高功率的設備配上較好的天線大約可以到幾十公里,對空的話可以到上百公里甚至數百公里。但因為地球曲率的問題,一般實用的通訊範圍在70到90公里為多。這也就是為什麼很多長航時戰術無人機為何活動半徑只有幾十公里的原因了---飛出這個範圍,鏈路就連接不上了呀~當然那些小無人機的電台,可能對空距離就5倒10公里的樣子。

而用數據鏈的飛行器用的也是類似的鏈路,但增加了組網和轉發的功能,可以認為他加入了一個巨大的空中區域網。加入數據鏈的很多飛行器或者中繼站都可以為無人機做通信轉發中繼,也可以讓很多不同的設備間共享無人機傳回來的數據。比如一架火力偵察兵,他的飛行計劃可能由一艘驅逐艦發送,這些指令通過一架E-3預警機轉發,最後看到偵查結果的卻是陸地上的一群士兵。這樣做實在是太方便了,而且只要附近有我方接入數據鏈的中繼平台就可以進行通訊,所以可以很容易的覆蓋巨大的範圍。所以至少在美國,已經開始逐漸把數據鏈下放到比較小的無人機上面了。甚至如沙漠鷹Deserthawk這樣小的無人機也開始嘗試上數據鏈。

至於衛通,一般就是給需要深入敵境的無人機,或者巨大如捕食者這樣的大傢伙用的。比如下圖這樣的,MQ-9的地面控制站(GCS)。

看起來正副兩個飛行員,有操縱桿有機頭顯示器,那麼飛起來和一般的飛機區別不大吧?

看起來正副兩個飛行員,有操縱桿有機頭顯示器,那麼飛起來和一般的飛機區別不大吧?

其實這些飛行員都是鍵盤俠。

和多數人想像的不一樣,無人機的飛行員在絕大多數情況下不會親自使用操縱桿飛行的。由於視角有限和鏈路時延的問題,其實無人機不是很適合人手遙控飛行。在大多數時候,飛機都是自動飛行的。無人機上都會載有任務控制計算機(MCC)和自動駕駛儀(AP)。飛行員的工作就是在起飛前編製飛行計划上傳到MCC中,由MCC通過AP自動控制飛機完成飛行。而飛行員的任務就是坐在屏幕前監控飛機狀態,並根據情況修改飛行計劃並上傳--實際上他們基本上是在用鍵盤和滑鼠來飛飛機,而不是用操縱桿。

不過也因為飛機起降的時候畢竟環境比較複雜,使用AP或者有嚴重時延(可能會有數百毫秒)的衛通著陸會有一定風險(尤其是在野戰機場,一般都缺少民航的盲降系統)。故此在起降的時候飛機有可能會切入非常傳統的單工鏈路,並由一名機場內的操縱手使用傳統的遙控器(PGCS)進行操縱--那時候就和一架遙控飛機沒什麼太大區別了。

當然,衛通的主要用處是讓機組控制飛機。如果需要向前線的作戰部隊傳送信息或者接受引導的話,飛機上還是會接入一般的數據鏈的。

而強如RQ-170這樣全程無線電靜默的無人機,除了降落時候用作輔助的那一套以外,根本就不需要什麼鏈路吧~

大約就是這樣了~


簡單的說,視距內走數傳電台、超視距走衛星。

移動網路的信號波束只從基站的電線杆往下方照射,即使玩具無人機都沒法用。
中繼指揮機能用,但部署起來很麻煩,得不償失。

無人機不同於遙控飛機,自身有飛控能執行簡單任務,只需要傳輸任務命令,時延影響不大。

如果要實時回傳圖片或者視頻,帶寬比較麻煩,超視距可能只有圖片了。


目前美國,甚至是世界上最先進的無人偵察機是美國RQ-4A全球鷹無人機。

所以這裡就以全球鷹為例。 全球鷹無人偵察機的參數可以百度的到,這裡我就簡單貼一下。 基本信息 中文名:美國RQ-4A全球鷹無人機 英文名:Global Hawk 國家:美國 類型:無人偵察機 翼展:35.4米 全長:13.5米 機高:4.6米 全機空重:3850千克 最大起飛重量:11610千克 武器配置:紅外誘餌彈 電子設備:合成孔徑雷達、電視攝像機、紅外探測器 最高升限:2000米 最大航程:26000千米 最大平飛速度:740千米/小時 首飛日期:1998年2月 主要使用方:美國空軍 造價:1億2320萬美金 上面是百度的資料,有一個數據有出入,那就是全球鷹的最高升限時20000米,而不是2000米。不管怎樣,全球鷹是世界上最大、飛行時間最長、距離最遠、升限最高的無人偵察機。其如果要入空我國上空,悲傷的是,目前我國的的防空系統對其沒有一絲辦法。所以美全球鷹可自如的進出我領空,儘管其目前並沒有這麼做,我猜是怕我們不停的譴責吧。。。 好了,回到題主的題目上。全球鷹有兩種飛行方式:一就是根據提前輸進機內計算機資料庫的路線自主飛行,另一種就是由地面指控中心飛行員操控飛行。如果你覺得操控無人機的飛行員跟操控遙控玩具飛機那樣輕鬆加愉快,那你就大錯特錯了。 實際上,美國培養一名無人機飛行員,比培養一名戰鬥機飛行員還要艱難,還要代價大。因為那麼大的傢伙,沒有身臨其境的感受環境而遠程控制,實在是有種戴T愛愛 的趕腳,很是不爽。而且我反對目前最高票的說法,目前無人機主要是由飛行員操控飛行,而不是自主飛行。因為美國非常擔心別國誘捕無人機,就像《星際穿越》里開頭那樣,從而偷學關鍵技術。像2011年伊朗就誘捕了一架RQ-170「哨兵」無人機,讓美方很是懊惱。

所以這裡就以全球鷹為例。 全球鷹無人偵察機的參數可以百度的到,這裡我就簡單貼一下。 基本信息 中文名:美國RQ-4A全球鷹無人機 英文名:Global Hawk 國家:美國 類型:無人偵察機 翼展:35.4米 全長:13.5米 機高:4.6米 全機空重:3850千克 最大起飛重量:11610千克 武器配置:紅外誘餌彈 電子設備:合成孔徑雷達、電視攝像機、紅外探測器 最高升限:2000米 最大航程:26000千米 最大平飛速度:740千米/小時 首飛日期:1998年2月 主要使用方:美國空軍 造價:1億2320萬美金 上面是百度的資料,有一個數據有出入,那就是全球鷹的最高升限時20000米,而不是2000米。不管怎樣,全球鷹是世界上最大、飛行時間最長、距離最遠、升限最高的無人偵察機。其如果要入空我國上空,悲傷的是,目前我國的的防空系統對其沒有一絲辦法。所以美全球鷹可自如的進出我領空,儘管其目前並沒有這麼做,我猜是怕我們不停的譴責吧。。。 好了,回到題主的題目上。全球鷹有兩種飛行方式:一就是根據提前輸進機內計算機資料庫的路線自主飛行,另一種就是由地面指控中心飛行員操控飛行。如果你覺得操控無人機的飛行員跟操控遙控玩具飛機那樣輕鬆加愉快,那你就大錯特錯了。 實際上,美國培養一名無人機飛行員,比培養一名戰鬥機飛行員還要艱難,還要代價大。因為那麼大的傢伙,沒有身臨其境的感受環境而遠程控制,實在是有種戴T愛愛 的趕腳,很是不爽。而且我反對目前最高票的說法,目前無人機主要是由飛行員操控飛行,而不是自主飛行。因為美國非常擔心別國誘捕無人機,就像《星際穿越》里開頭那樣,從而偷學關鍵技術。像2011年伊朗就誘捕了一架RQ-170「哨兵」無人機,讓美方很是懊惱。

雖然全球鷹航程達到26000km,但實際其並不能真的全球範圍飛行。例如,美監視偵察我天朝的兩架全球鷹無人機,都是在日本關島空軍基地起飛的,並不能夠從美本土基地起飛,因為其主要還是實施偵察任務,並不是一個來回嚇唬人用,而且估計全球鷹也很難從美本土到我國來回,很有可能是有來無回。而且也是由關島地面飛行員操控,不是本土指揮部操控。所以,從美本土操控位於伊拉克的無人機,美目前應該還沒達到這技術。 同樣,全球鷹的偵察數據,也是不能直接萬里迢迢實時傳到美國本土的,其數據傳輸距離為幾百到一千公里,所以其要把數據傳到美本土指揮部,必須通過中繼。 有三種中繼方式:一是傳給就近的地面雷達(像關島的空軍基地雷達),然後傳回本土;二是傳給空中的電子偵察機或是雷達預警機,然後傳回本土;三是傳給天基的通信衛星,然後傳回本土。雖然其可以實現數據實時傳輸,但實際通過中繼、處理,傳到 美本土大約需要5-10分鐘。

雖然全球鷹航程達到26000km,但實際其並不能真的全球範圍飛行。例如,美監視偵察我天朝的兩架全球鷹無人機,都是在日本關島空軍基地起飛的,並不能夠從美本土基地起飛,因為其主要還是實施偵察任務,並不是一個來回嚇唬人用,而且估計全球鷹也很難從美本土到我國來回,很有可能是有來無回。而且也是由關島地面飛行員操控,不是本土指揮部操控。所以,從美本土操控位於伊拉克的無人機,美目前應該還沒達到這技術。 同樣,全球鷹的偵察數據,也是不能直接萬里迢迢實時傳到美國本土的,其數據傳輸距離為幾百到一千公里,所以其要把數據傳到美本土指揮部,必須通過中繼。 有三種中繼方式:一是傳給就近的地面雷達(像關島的空軍基地雷達),然後傳回本土;二是傳給空中的電子偵察機或是雷達預警機,然後傳回本土;三是傳給天基的通信衛星,然後傳回本土。雖然其可以實現數據實時傳輸,但實際通過中繼、處理,傳到 美本土大約需要5-10分鐘。

綜上,就算是美目前最先進的無人偵察機,也沒有牛逼到在美本土控制伊拉克飛機的地步。而且像《速度與激情7》 裡面的無人機鑽隧道、貼地面、快速追蹤目標、火力打擊的的場面也是導演的yy。但是,美今年將「空海一體戰」提法改為「全球公域聯合進入與機動」,表明其對全球範圍的迅速輸送和偵察能力十分重視,其也在加緊研發最新一代的無人偵察機,待其配備部隊使用時,全球範圍無死角偵察、本土控制飛行、實時傳輸數據、精確火力打擊的先進功能也極有可能實現。

綜上,就算是美目前最先進的無人偵察機,也沒有牛逼到在美本土控制伊拉克飛機的地步。而且像《速度與激情7》 裡面的無人機鑽隧道、貼地面、快速追蹤目標、火力打擊的的場面也是導演的yy。但是,美今年將「空海一體戰」提法改為「全球公域聯合進入與機動」,表明其對全球範圍的迅速輸送和偵察能力十分重視,其也在加緊研發最新一代的無人偵察機,待其配備部隊使用時,全球範圍無死角偵察、本土控制飛行、實時傳輸數據、精確火力打擊的先進功能也極有可能實現。


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