圖 1:數字電源系統管理
傳感器和數據處理
即使最小型的、手動啟動的 NUAV 也可以攜帶多個攝像機和照相機完成監視任務,而多種版本的 MQ-9 收割者能夠滿足各種不同的獵殺及監視需求。攜帶武器的版本可能載有攝像機、紅外夜視攝像機以及在有云或煙霧時使用的合成孔徑雷達 (SAR),還有用于制導彈藥的激光測距儀和目標照明系統。提供誘餌和干擾功能的版本也已開發出來,同時戰術數據鏈路系統能夠直接向有人駕駛飛機發送目標信息及影像數據。在信號情報 (SIGINT) 領域預計將進行更多開發工作,隨著信號情報系統的進步,航程更長的版本將提供超過 40 小時的任務續航時間。由于機載傳感器的迅速增加以及任務續航時間的延長而產生了大量數據,這些數據必須壓縮和存儲或通過實時數據鏈路發送,這勢必導致某些方面的折中,例如帶寬、質量和可能的影像數據損失。
每增加一種新的有效載荷能力,都會增大電源系統的負擔。不過幸運的是,印刷電路板級電源解決方案的開發也取得了進步,最近幾年功率密度得到了顯著改進,凌力爾特公司的
μModule® (微型模塊) 穩壓器解決方案就是一種進步的技術。每個小型模塊都含有一個完整的高效率電源,其外形尺寸適合對尺寸要求很嚴格的應用,而且可靠性非常高。圖 2 顯示了一個例子。

圖 2:LTM4644 μModule 穩壓器
通信與信息安全
UAV 的通信鏈路可以分為兩部分:
飛行控制數據鏈路 - 用于遠程命令 (上行鏈路) 和遙測 (下行鏈路) 信息,以在 UAV 響應操作人員指令或按照 GPS 坐標自主飛行執行任務計劃時,對 UAV 進行監控。一般情況下,采用擴展頻譜技術的 56kbps 鏈路可以滿足飛行控制數據鏈路的需求,上行鏈路可以用 128 位加密算法和前向糾錯加以保護。
傳送有效載荷傳感器信息的通信鏈路 – 被看作是單獨的通信鏈路,高清視頻可能要求高達 10Mbps 的帶寬,同時運行 COFDM、MPEG-4 或類似調制方案。諸如收割者等大型 UAV 一般會結合使用租用的專用衛星中繼線路 (Ku 頻段) 和地面 (C 頻段) 通信線路,有充足的空間放置大型天線,而其他類型的無人機也許在工業、科研和醫療 (ISM) 頻段運行,例如 2.4GHz (WLAN) 和 5.8GHz 頻段。
與空中交通控制系統及協議的集成是實現 UAV 完全自主運行的另一個障礙,因為 UAV 需要響應語音命令,提供航向和飛行高度層信息,并通過 VHF 無線電頻道及合成語音確認系統,確認已接受命令。
信息安全風險包括故意或偶然的干擾;假冒或攔截命令及控制信號;通信通道衰減。在常規的有人駕駛飛行中,為了避開任何非??拷目罩酗w行物,飛行員可以立即動手控制飛機,顯然在使用 UAV 的情況下,飛行員始終要依靠通信鏈路以及機載傳感器的穩定運行。
風險總是可以減輕的,即使是非常小和按照一套設定 GPS 坐標飛行的 UAV,也可以升高飛行高度,以恢復丟失的 GPS 信號,在達到離港續航時間限制時自動返回基站。作為應變措施,防欺詐 GPS 系統結合使用 GPS 接收器和慣性測量單元,對接收到的 GPS 信號進行統計分析也有助于確定是否有人嘗試欺騙系統。
當然,所有這些通信系統都需要電源,而且敏感的無線電接收器需要一些噪聲非常低的電源,這樣無線電靈敏度才不會因電源而降低。新的芯片工藝技術和新穎的 IC 設計方法已經導致出現了一系列開創性產品,這些產品既能提供前所未有的高效率,噪聲又非常低,例如 LT8640 Silent Switcher® 和 LT3042 超低噪聲、超高 PSRR RF 線性穩壓器。
