我国民用无人机数据链、频段与侦听介绍

无名小足

(一)民用无人机数据链介绍

民用无人驾驶航空器（后续简称无人机）存在的数据链路一般包括3类，如下：

民用无人驾驶航空器数据链路分类

1）飞控（C2，Command & Control DataLink）链路，又叫数传链路，分为上行遥控链路和下行遥测链路，上行遥控链路指地面站发给无人机的指令信号，下行遥测链路指无人机反馈和报告给地面站的状态等信号；

2）载荷链路（Payload Data Link），又叫图传链路，早期无人机没有图传链路或采用模拟图传，随着移动宽带通信技术的成熟，无人机携带载荷摄像头，采集视频并发送给地面站，从而地面站的操作员能够看到更多信息，俗称第一视角（FPV）图传，从而方便操作员更灵活操作无人机。2013年后，随着大疆等工业无人机的兴起，又诞生了用于作业的图传。因此一些无人机厂家，支持双图传，比如大疆M300等支持双地面站，支持FPV图传和载荷图传分离。

随着移动宽带通信技术的使用，大多数无人机厂家把遥测链路与图传链路进行融合，俗称数图一体。此时一个重大问题产生了，由于图传数据量大，容易丢包，导致与图像一同传输的遥测信息也丢失，即我们常说的图传压迫数传。对于采用点到点直接通信的无人机厂家，这个问题一直很难找到好的解决办法，一般需要自定义传输协议，目前也仅有大疆有解决这个问题的能力。这个问题，对于采用蜂窝移动通信的厂家，可以定制移动通信网络不同SLA的数据传输链路，即可解决此问题，比如亿航，我在2018年测试了亿航的GHost2.0无人机，采用4G LTE传输，即使图传链路断掉，依旧不影响其C2链路。

3）空管链路（UTM，UASTraffic Management Data Link），俗称管控链路，用于无人机空中交通管理的数据链，进一步又可以分为无人机系统与无人机空中交通管理平台之间的V2N数据链路，无人机与无人机之间的V2V数据链，无人机与地面基础设施的V2I/V2P数据链等。由于无人机空管数据链比较复杂，目前民航局和工信部仅确定了轻小无人机的基于蜂窝移动通信网络的V2N网络数据链路，以及基于WIFI/BLE的V2I广播数据链路。我在2019年参与民航局《无人机云系统数据规范》标准编写的时候，参与定义了无人机C2链路和管控链路，有兴趣的朋友也可以参考，如下：

无人机系统与无人机云系统数据链路示意图

(二)民用无人机通信频谱介绍

1、空管链路：

2023年5月，国标委发布《民用无人驾驶航空器系统安全要求》（GB42590-2023）强制性国家标准，提出了无人驾驶航空器的远程识别要求。要求轻型和小型无人驾驶航空器实施飞行活动，应当通过网络主动向综合监管服务平台报送识别信息。

1）V2I/V2P数据链：强制要求“无人驾驶航空器在飞行过程中应当通过无线局域网（WIFI）或蓝牙（BLE）自动广播识别信息”，即广播式远程识别应采用Wi-Fi信标或蓝牙广播协议发送报文。对于采用WiFi频段及信道的提出了如下要求：

• 广播频段：2400MHz-2476MHz或5725MHz-5829MHz。
• 广播信道：采用上述广播频段中的任意信道或采用固定信道。如果采用固定信道广播时，2.4GHz频段应使用信道6（中心频点为2437MHz），5.8GHz频段应使用信道149（中心频点为5745MHz），信道带宽20MHz。
  
  

2）V2N数据链：对于网络式远程识别，提出网络式远程识别的报文传输协议应满足轻型和小型民用无人驾驶航空器飞行动态数据管理相关要求及无人驾驶航空器运行识别最低运行性能相关要求。

2024年1月，民航局发布了《民用微轻小型无人驾驶航空器运行识别最低性能要求试行》，明确了微轻小型无人驾驶航空器运行识别功能性能要求，基本确定了民用微轻小无人驾驶航空器的空管链路，包括网络模式（V2N）和广播模式（V2I/V2P）。广播模式采用ISM频段（2.4GHz和5.8GHz），网络模式采用对于传输频段暂时没有提出强制要求，提出“无线网络包含符合我国无线电管理相关法规和技术要求的蜂窝通信、卫星通信等”。

2、C2&图传链路

2023年12月29日，工业和信息化部发布关于印发《民用无人驾驶航空器无线电管理暂行办法》的通知，包括3种方式，具体要求如下：

1）通过直连通信方式实现遥控/遥测（即C2链路）、信息传输（即图传链路）功能的民用无人驾驶航空器通信系统无线电台，应当使用下列全部或部分频率：1430-1444MHz、2400-2476MHz、5725-5829MHz，并特别要求民用无人驾驶航空器通信系统无线电台使用 1430-1444MHz 频段频率的，应当向频率使用地省（自治区、 直辖市）无线电管理机构申请。

2）通过地面公众移动通信系统频率实现遥控、遥测、信息传输功能的民用无人驾驶航空器通信系统无线电台，应当依法使用允许在我国境内提供服务的地面公众移动通信系统及专用于民用无人驾驶航空器的用户识别卡（SIM卡）。

3）通过卫星通信系统频率实现遥控、遥测、信息传输功能 的民用无人驾驶航空器通信系统无线电台，应当依法使用允许在我国境内提供服务的相关卫星固定业务动中通系统、卫星移动业务通信系统。

(三)民用无人机无线电侦听介绍

近一年来，我国针对民用无人机，出台了一系列严格的生产和管理规章规范。对于合规的无人机，需要强制安装空管数据链（V2N和V2I）模块。由此某些重要的场所，如果担心轻小微无人机的影响，可以采购和安装广播式远程标识接收机，做到成本最小化。如果有的场所担心某些个别无人机操作者会遮挡广播远程标识发射机，也可以采购针对C2&图传链路的无线电侦听设备，下面将简单介绍一下。

根据上述介绍，民用无人机厂家C2&图传链路采用ISM工业频段，即2.4Ghz和5.8Ghz，该频段为了提高抗干扰能力，大多使用跳频通信系统，通过控制载波频率的变化来对抗干扰。

目前无人机无线电侦听探测技术也主要侦听2.4Ghz频段和5.8Ghz频段，通过对无人机跳频信号进行特征参数提取，包括跳频周期、跳变时刻、跳频频率等三个最重要的特征参数，再根据估计的参数获得跳频方式，然后测量定频信号的中心频率和带宽等特征参数，采用多站联合检测的方法，通过多测量点信息交汇和几何算法得到定位结果。一般目标定位测量方法有：信号到达角(AOA)、到达时间(TOA)、到达时差(TDOA)等。当然也有采用单兵单站定位，通过站点位置移动检测或目标移动检测来实现定位，这种在民用无人机监管领域，一般不会采用。

1）基于AOA的测向定位技术（通过多基站基于角度的夹角定位，确定位置）AOA 定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度，一般不单独使用，由于AOA 涉及到角度分辨率的问题，若单纯AOA定位，若离基站越远，定位精度就越差。

• 方位扫描测向技术。天线做方位扫描(0~360)，以接收信号能量幅度峰值确定到达角。通常采用旋转环或交叉环天线测向机、乌兰韦伯测向机等仪器设备。该方法测向灵敏度、准确度高，抗同频干扰能力强;缺点是占用场地较大，测向速度较慢。
  
  

• 比相法测向技术。采用干涉仪测向机测量不同位置天线（多平行天线）感应电压的相位差来计算信号到达角。此方法具有较高的测向灵敏度和测向精确度,测向速度较快,不足之处是抗干扰能力较差。多普勒(Doppler)测向机利用天线做方位扫描,应用多普勒效应的原理确定到达角。该方法测向准确度高,极化误差较小,缺点是抗干扰性差。
  
  

• 比辐法测向技术。利用一对完全相同的同心正交天线对,只有从某特定方位角入射的电波在两天线对上产生的电势幅度与到达角的正弦或余弦成比例。这种技术又称为沃森-瓦特(Watson-watt)测向机,具有测向速度快、抗干扰能力强的特点。缺点是双通道接收机的一致性要求高,制造复杂。
  
  

2）基于TOA的测距定位技术（通过多基站基于距离的三角定位，确定位置）2个以上的参考节点接收机（基站），通过测量到达不同接收机所用的时间，得到发射点与接收点之间的距离，然后以接收机为圆心，所测得的距离为半径做圆，圆的交点即为被测点所在的位置。这要求参考节点与被测点需要严格的时间同步。微小的时间检测误差也会导致很大的距离估计误差。另外时钟同步也是引起定位误差的原因，如果接收端与发送端无法做到精确的时钟同步，也会导致很大的定位误差，这就要求TOA定位算法需要精确的时间检测装置，硬件设备要求较高。

3）基于TDOA的测时定位技术（通过多基站基于距离差的三角定位，确定位置）TDOA 是基于到达时间差定位，首先系统中需要有精确时间同步功能。以监测站为焦点，距离差为长轴作双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。

获取时间差方法最关键，一般包括2种：

1）利用移动台到达2个基站的时间TOA，取其差值来获得，这时仍需要基站时间的严格同步；

2）将一个基站接收到的信号与另一个基站同时接收到的信号进行相关运算，从而得到TDOA的值，这种算法可以在基站和移动台不同步时，估计出TDOA的值。

• 信号相关检测测时技术（时域相关）。通过对不同探测设备(如实时频谱分析仪、频谱监测接收机)的接收信号进行相关计算获取信号到达相对时间(差)。该方法是一种高精度、高分辨率、抗干扰能力强的测时技术,但计算复杂度较高。
  

• 小波变换检测测时技术（频域相关）。通过对接收信号进行交互小波变换,在变换域中根据相同坐标下的最大值来确定时延。该方法测时精度高,抗干扰能力强,计算复杂度相对较低,但采用不同小波会对测时性能产生影响。
  

最后，目前提供无线电侦听的头部企业有：历正科技、虹科技术、特金智能等。