便携组合式无人机信号增益器在复杂环境中的性能表现

便携组合式无人机信号增益器在复杂环境中的性能表现

李飞高波周兴昊陈家豪

云南电网有限责任公司红河供电局 云南  661100

摘要：近年来，随着无人机技术的快速发展，无人机的应用领域越来越广泛，在军事、安全、反恐、物流等领域都有较大应用。无人机凭借自身的独特优势，逐渐成为未来战争中的重要作战装备。然而，随着无人机使用频率的增加，以及复杂环境的影响，对无人机在复杂环境中的通信要求也越来越高。尤其是在野外执行任务时，由于受地理环境、天气等因素影响较大，很难通过卫星通信或地面基站实现对无人机信号的有效覆盖。

关键词：便携组合式；无人机；信号增益器；复杂环境；性能表现

引言

无人机是一种由电子控制单元、机载通信设备和任务载荷等部分组成的、可自主飞行的飞行器，也称“无人驾驶飞行器”。它通过遥控设备或自身动力装置，借助机载通信设备和各种传感器，自主飞行完成任务。无人机在军事领域主要用于侦察、监视、干扰等。在民用领域主要用于农业植保、物流配送、安防巡逻、电力巡检等。如何解决复杂环境中无人机对通信信号的覆盖问题呢？经过多年发展，目前市场上已经有多种便携组合式无人机信号增益器产品。本文将详细介绍便携组合式无人机信号增益器产品在复杂环境中的性能表现。

1产品简介

便携组合式无人机信号增益器是一款结合了基站信号增益、室外天线和无线收发模块功能的便携式无人机信号增益设备，采用天线和无线收发模块组合方式，可根据用户需求实现信号增益和天线方向性的自由切换。该产品是利用微波技术，通过内置有源电子功率放大器进行信号放大，然后将放大后的信号发射出去，从而实现对无人机进行有效覆盖[1]。

便携组合式无人机信号增益器的发射天线采用了四元极化天线，具有体积小、重量轻、增益高、方向性好等特点。在传输距离方面，便携组合式无人机信号增益器可实现几十公里范围内的有效覆盖，在复杂环境中具有较强的适应性。产品如图1所示：

图1

2性能介绍

便携组合式无人机信号增益器产品主要由增益模块、天线及转发器等部分组成，其中增益模块是核心部件。该产品采用模块化设计，可根据用户需要进行不同模块的组合。整机外形内部包含放大模块、天线及转发器等部件[2]。

该产品可以将放大模块的输出信号直接输出到无人机，也可通过天线将放大模块的输出信号进行再处理后再输出到无人机；由于无人机发射信号的频率和功率均与基站信号相同，因此无人机接收信号的性能也与基站接收信号相同，可实现对无人机信号的放大。

此外，该产品还具备抗干扰素力强、体积小、重量轻等特点。由于天线和转发器部分都可自由拆卸和组合，因此可以根据实际需要进行不同模块的组合，适用于多种环境。该产品还采用了全向天线设计，可实现360°全向无死角覆盖，能够有效避免因环境因素而造成的无人机通信覆盖问题。

3产品特点

1.采用高精度线性功放技术，输出功率高、增益大，增益带宽达50 MHz，可实现对无人机信号的高效放大，达到对无人机通信的最佳覆盖效果。

2.内置信号放大器、功率放大器三路功放模块，并集成一体化电源模块，体积小、重量轻；采用大口径大功率定向天线，增益高、覆盖范围广。

3.产品结构紧凑、体积小巧，采用可折叠式设计，携带方便；采用可拆卸式电池设计，在电池没电时可切换使用外接电源。

4.产品具有良好的通用性和扩展性。可通过扩展模块的方式实现对不同类型无人机的信号增益覆盖；同时采用通用接口设计，可以根据实际应用需求更换其他模块进行功能拓展。

5.产品具有多种工作模式：自动增益、手动增益、自动－手动切换；具有宽动态范围和自动增益补偿功能；支持三种工作模式：发射模式、接收模式和混合模式。

4功能介绍

便携组合式无人机信号增益器是一款多功能产品，主要由天线、放大器、支架组成。天线安装在机身内，可以有效覆盖无人机的位置；放大器则是一款多频段放大器，可以有效提升无人机信号的覆盖范围；支架可放置于地面或者墙壁上，对信号进行增益。整套产品由电源、天线、放大器、支架四部分组成，可满足多场景使用需求[3]。

通过测试可以看到，便携组合式无人机信号增益器能显著提升无人机信号的覆盖范围，在复杂环境中具有一定优势。同时，该产品也有一些不足之处。比如：受地理环境和天气等因素影响较大，不能在无遮挡的情况下正常使用；使用过程中需要携带信号增益器电调设备；安装、使用成本较高等。

5使用场景

便携组合式无人机信号增益器适用于野外通信需求，尤其是在山区、林区等人迹罕至的地方，可以满足无人机在野外环境中的通信覆盖。比如：

1、军用：可用于野战部队对无人机进行实时监控，了解其飞行状态；

2、物流：可用于空中快递，实现对货物的实时监控；

3、电力巡检：可用于野外输电线路巡检工作，实时查看无人机飞行状态，保证电网安全稳定运行；

4、森林消防：可用于野外森林火灾扑救工作，快速定位火场位置并进行实时监控；

5、海事执法：可用于水上交通管理工作，实时了解船舶状态。

6、野外救援：可用于救援人员与被困人员之间的紧急通信，了解被困人员的位置和情况；

7、应急通信：可用于自然灾害后应急救援工作，实时查看受灾现场情况，为救援提供及时有效的信息；

8、边防巡逻：可用于边防巡逻任务中对无人机的实时监控与指挥。

6应用效果

该便携式组合式无人机信号增益器产品，可以直接安装在无人机上，也可根据客户需求安装在飞机上使用。由于产品体积小、重量轻，不仅可以直接安装在无人机上，也可以通过更换天线的方式安装到飞机上使用[4]。由于采用了模块化设计，所以可以根据客户需求进行不同功能模块的组合，实现信号增益、天线增益、环境适应等功能。

总结

无人机主要由三部分组成：机载通信系统，包括机载通信设备和任务载荷；地面站控制系统，包括地面站控制中心和无人机；飞行系统，包括航姿控制系统和飞行控制系统。无人机技术的发展经历了从地面到低空，再到高空，最终到无人驾驶的发展历程。随着无人机技术的不断发展，其在军事、安全、反恐等领域的应用越来越广泛。在复杂环境下，无人机对通信信号的覆盖成为制约无人机在复杂环境中正常使用的关键因素之一。传统的便携式信号增益设备，由于体积较大，携带不便，因此不适用于野外环境。而新型便携组合式无人机信号增益器采用模块化设计，能够在不影响无人机正常使用的情况下，实现对无人机信号的增益，解决了野外环境下无人机对通信信号覆盖的难题。 

参考文献
[1]大连楼兰科技股份有限公司.基于组合波形的旋翼无人机复杂环境防碰撞系统信号处理方法:[P].
[2]爱特梅尔公司.便携计算机系统环境中具有多外设功能性的复合适配器:[P].
[3]天智华研（天津)电力科技发展有限公司.一种便携式移动终端无线信号直流放大增益器:[P].
[4]Flyability?Range?Extender无人机信号增强器[J].航空模型,2017:55-55.