外军机载激光/射频一体化通信技术研究进展 ^*

史海庆 ^{** 1} ，徐 胜²

(1.海军参谋部，北京 100841;2.海军装备部 项目管理中心，北京 100841)

摘 要： 总结了外军机载激光通信、高速射频通信和激光/射频一体化通信的发展情况，针对典型项目分析了应用场景、技术体制以及达到的功能和性能指标等，阐述了关键技术及实施途径等，最后展望了未来发展。

关键词： 机载高速通信；自由光通信；射频/激光一体化通信

1 引 言

机载高速宽带通信是未来远程远海机动作战信息保障的关键。现有军事网络体系主要以光纤作为宽带通信的基本保障，而远程远海作战时，需要在没有基础设施的条件下提供和光纤相媲美的机动通信能力，可行的解决方案包括自由空间光通信(Free-space Optical，FSO)和高频段无线射频通信两种。其中，FSO能够提供与光纤相当的传输速率，但是信道不稳定，易受大气条件，特别是云、雾以及沙尘等影响；而射频通信信道相对而言较稳定，有一定的抗云雾遮挡能力，但速率略低，易受雨衰及电磁环境等影响。因此，激光、射频通信各有优缺点，而如何使这两种通信系统有效共存、无缝互补，既能保持FSO的高速率的同时又具有RF的稳定性，提供可用的服务质量，并且体积、重量、能耗能够满足机载环境要求，是机载高速通信追求的主要目标。

在此背景下，本文首先对外军机载激光通信、高速射频通信以及光/射频一体化通信的研究工作进行了回顾和总结，对应用场景、技术体制、实现途径和达到的功能性能等进行分析，在此基础上，提出了未来机载激光/射频一体化发展的思路和建议。

2 外军机载激光/射频高速通信技术

2.1 机载激光通信技术

美军自20世纪60年代就开始机载无线光通信的研究和验证，比较有代表性的项目是美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)在2003年开展的太赫兹作战回传(Terahertz Operational Reachback,THOR)项目^[1]。该项目的主要目标是为军事通信建立一个完整、具有多通道、强抗干扰能力的通信网络，以便在战场上取得通信控制权。项目对机载、地面平台间宽带、昼夜、双向激光通信进行了验证，并重点对大气自适应光学、大气传输条件下编码技术和高精度跟踪技术等进行了研究。验证结果表明，开发可装备到飞机平台的激光通信终端是可行的。

另外，美国Thermo Trex(TT)公司1996年开展了飞机对地面站间的激光通信试验，飞行高度11 000 m，链路距离20～30 km，传输速率1 Gb/s；1999年，TT公司又实现了飞机对飞机激光通信试验，链路距离50～500 km，传输速率1 Gb/s^[2-3]。

美国喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory，JPL)在2003年的光通信演示项目(Optical Communications Demonstrator，OCD)系统^[4]中开展了空对地激光通信链路的演示验证试验，无人机飞行高度为18～23 km，跟踪精度18 μrad，通信速率为2.5 Gb/s，激光波长为1 550 nm。

除美国外，2013年，德国宇航局(Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt，DLR)在光数据链高速传输演示验证项目(Demonstration of Optical Data link fast，DODfast)^[5]中开展了在“狂风”战斗机上挂载激光通信终端的空地通信试验，实现了1 Gb/s的数据回传。该项目是公开报道的首个战斗机激光通信实验，飞机飞行速度750 km/h，高度7 km。实验中的最大跟踪距离为79 km，最大通信距离为50 km。在全过程中，粗跟踪有效时间约为88%，精跟踪有效时间约为84%，地面站跟踪有效时间约为74%，有效通信时间约为52%，主要原因包括飞机在飞行过程中存在云层遮挡；激光发射功率主要通过遥测/遥控链路进行调整，存在延迟，无法及时响应。

ORCLE是DARPA在2004年启动的无线光/射频通信链路演示验证项目^[7]，主要研究射频和无线光通信节点混合组网的可行性以及所需的技术。该项目计划在飞机与飞机之间以及飞机与地面之间演示光射频混合传输链路。在实现方案上，光链路的通信数据率为2.5 Gb/s，射频链路直接采用了TCDL，传输速率为45 Mb/s。在此基础上，对动态自适应组网、无缝切换、自适应信道选择、射频和光电孔径综合、激光波束精确控制等关键技术进行了研究和验证，结果表明，利用现有的可用技术可以制造出无线光/射频通信混用原型设备。

通过以上介绍可知，机载激光通信利用激光作为载波在空间中传输信号，波长极短，在机载终端小口径情况下，能保证很小的发散角，实现能量集中传输，难以被干扰、截获，通信带宽高，保密性强，但同时也容易受大气湍流、云层遮挡等影响，可用率上还有待进一步提升。

2.2 机载高速射频通信技术

高频段宽带射频通信是实现机载高速传输的另一途径。20世纪70年代后期，美军为了满足空中情报、监视、侦察平台的使用需求，开展了用于情报分发的宽带情报数据链(Common>参考文献：

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Survey on Foreign Military Forces ′Airborne Free Space Optical /RF High Speed Communications

SHI Haiqing¹,XU Sheng²

(1.Naval Staff Department，Beijing 100841,China;2.Project Management Center,Navy Equipment Department,Beijing 100841,China)

Abstract ：This paper summarizes the development status of airborne optical communication,high speed radio frequency(RF) communication and optical/RF combined communication.It introduces the application scenarios,the technological regime,and the functional performance according to the analysis of typical projects,discusses the key technologies and implementation approaches,and finally proposes the areas for future research and development.

Key words ：airborne high speed communication;free-space optical communication;free space optical/RF combined communication

^** 通信作者： haiqing_shi@163.com

doi: 10.3969/ j.issn.1001-893x.2019.08.020

引用格式： 史海庆，徐胜.外军机载激光/射频一体化通信技术研究进展[J].电讯技术，2019,59(8):981-986.[SHI Haiqing,XU Sheng.Survey on foreign military forces′ airborne free space optical/RF high speed communications[J].Telecommunication Engineering,2019,59(8):981-986.]

^*收稿日期： 2018-05-02；修回日期： 2019-06-19

开放科学(资源服务)标识码( OSID)：

中图分类号： TN915.03

文献标志码： A

文章编号： 1001-893X( 2019) 08-0981-06

作者简介：

史海庆 男，1980年生于河北保定，硕士研究生，主要研究方向为信息技术和人工智能。

徐 胜 男,1969年生于湖南沅江，1991年于海军电子工程学院获学士学位，现为高级工程师，主要研究方向为航空通信系统。

激动顺序标测和起搏标测这两种方法在临床操作中常结合运用。当通过激动顺序标测确定最早起源点时，既要判断该处局部电位领先的程度，也要在该处以两倍阈值的输出电压或电流(取决于各中心设备)进行起搏，观察起搏与室早时的QRS形态是否完全相同。理想的消融靶点应为二者的QRS形态完全相同，且局部电位最早。

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