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為什麽翼龍無人機只能飛行執行任務5

2021-07-31數位

題主鈞鑒:

如果你有孩子的話你就知道,小孩子在某個年齡段特別特別喜歡問「為什麽」,簡直是一個為什麽套另一個為什麽,迴圈往復無窮盡也。這個是年齡與學識特征決定的,到了這個階段,小盆友還不會自己解決問題,總希望別人主動來告訴他答案。

後來上學了就好了。

具體到你提出的這個「 升空平台應急通訊 」的問題,如果你自己試著去解決一下的話,就不會跑來問這些非常無聊的問題了。你要是覺得某個東西不行,不滿意,你就自己 設計 一台或者一套,只要求你設計,沒要求你制造,這個難度不高的。我知道你要說「我評價一台冰箱難道我還要自己會制冷?」不需要你會制冷,你至少得知道冰箱制冷的原理,逆卡農迴圈什麽的,而不是以為有個「冰雪精靈」躲在冰箱後面向冷凍室吹冷氣。

所以你要是覺得翼龍無人機不行,你自己去試試設計一台/套你覺得行的無人機系統,就好了。

下面是正式回答:

升空平台應急通訊並不是翼龍無人機的主要功能之一,翼龍無人機算是一個 通用性 很強的平台,用來做通訊平台能力並不算很強,這個水平確實很一般。08年左右我參與過一個升空平台的開發,開發失敗了,目標水平跟這個水平就差不多,大概也是滯空6小時、可用頻寬(出局)在100kbps水平。當然通道波段跟這次翼龍執行的任務不一樣,是走短波/超短波,手機訊號是微波。

這個升空平台是用來解決移動中集群通訊需求的。西藏這個地方,山高谷深,地形十分復雜,一個正在移動中的集群之間的通訊很難實作,那時候北鬥還不大好用而且通道也很貴,普通的無線電通訊則很容易受到地形的阻擋訊號時斷時續,可靠一點只能是升空平台。

研發失敗的 主要障礙其實就是這個平台 ,平台的研發難度遠遠比大家想象的困難很多很多。

這裏面主要是這幾個問題:

1、 天線對飛行器氣動外形的影響

任何無線通訊都是需要天線的,天線的外形千奇百怪,大大小小都有,比如這幾種:

這些天線都是對形狀有嚴格要求的,不可以隨便改外形,有些訊號就是只能走特定的天線形狀。天線方面修改一丁點都嚴重影響通訊效果,比如說衛星通行,機器都完全一樣,1.2公尺的小「鍋」,頻寬就無論如何都達不到3公尺大「鍋」的水平。天線一定會破壞飛行器的氣動外形,還會改變飛行器的重心布置,影響飛行器的飛行效能,這個無論如何都是有的。我們只能采用「保形」、「共形」兩種方式來減輕影響。

保形的意思就是修改天線的迎風外形,使其阻力降低,盡量貼近飛行器機身。

這個就是保形天線,看起來很醜對不對?醜就對了,這玩意兒就是要破壞氣動外形,但是總比把天線直接露在外面要好得多,你看它醜就是因為它凸出來了顯得很突兀。

共形天線現在基本上還沒有實際裝備的例子,我也沒法給你看,反正就是不再凸出來一塊了。

這個我不確定是不是完全共形的目前飛機上面做到了完全共形的天線我所知是沒有,也有可能太久沒關註,已經有了吧。艦船上面倒是有的,比如055級驅逐艦、朱姆華特級驅逐艦的相控陣雷達天線就是共形的,但是這種共形意義不大,跟飛機的難度不是一個層次。

總之,一套升空平台必須要有至少兩套天線用於通訊:

上行天線 :提供上行通道,就跟你家的寬頻一樣,要插一根光纖,這個光纖就是上行通道,只不過你家是有線的,飛機上只能是無線的。上行通道一般是要求有較大的頻寬的,這樣才能帶的動很多使用者,這就對天線的要求很高,一般會有 指向性要求 。因為只有微波才能提供更大頻寬,所以需要定向性很強的天線,也就是說,這個天線得隨時對準上級基站, 它還得會動 !如果上行通道是衛星,那就得隨時對準衛星;如果上行通道是附近的某個地面站,那就得隨時對準這個地面站。

相對來說對準衛星還好辦一點。

下行天線 :為使用者提供通道,這就是為什麽我那個胎死腹中的升空平台選擇短波/超短波的原因,短波超短波用鞭狀天線就行了,很容易做成保形天線甚至直接共形。但是手機是微波通道,下行天線不可能太簡單。

翼龍無人機的個頭算不上大,跟你平時坐的客機比起來還是很小很小的,要布置下這兩套天線是一定要付出代價的,要麽就是飛行品質變差,要麽就是通訊能力下降,要麽就是要花天價的錢。

2、 通訊系統的供電要求

通訊系統是要用電的,這裏有兩個概念: 發射功率 供電功率 。發射功率往往很小,我們常見的2G通訊基站有5瓦台和25瓦台兩種,還有50瓦或者更大功率的,這個功率看起來點一盞點燈都費勁,但是基站本身的耗電功率是很大的。這個根據基站配置,各有不同,但是一般都要大很多,像一種我知道的軍用基站,發射功率25瓦,供電功率是3000瓦。

發射功率僅僅是天線發射出去的無線電波換算成電功率,除了天線,一個基站還有上行調變解調、下行調變解調、天線伺服、路由交換、基頻主機、熱管理等等別的系統,軍用的還有保密模組,這些都是要用電的。

3000瓦的功率放到家裏沒什麽,放到飛機上就是個大問題。

我手頭沒有翼龍無人機的供電系統參數,但是3000瓦功率不管咋樣都是個沈重的負擔,這是 要燒油 的。加上天線對氣動外形飛行品質的破壞,通訊系統的重量,對翼龍無人機的飛行時長都是個嚴重的影響。

3、 軍用民用系統相容的問題

軍用成套裝置與民用系統的裝置的區別,咋說呢?

我在軍隊裏可以說是個稱職的通訊工程師,去了地方電信公司就是個一竅不通的外行,最多坐辦公室幹行政工作,工程技術上的事情最多懂個大概原理,實際套用吧,頂多會熔接個光纜。

這次執行任務的翼龍無人機是個軍用機,本來是裝的軍用應急通訊系統,緊急改裝民用系統是個什麽概念?就像是讓你 用泡面調料燒一個正宗四川火鍋 差不多。

裝置、天線乃至於各種介面都是不一樣的,我都不知道他們怎麽搞定的,還是說平時有民用應急通訊吊艙?

4、 應急通訊系統本身用途

應急通訊系統不可能做到很大的頻寬,這次翼龍無人機任務中,實際上行頻寬是52kbps,跟現在家用光纖動不動幾十mbps肯定是沒法比,但是已經是應急系統裏面非常優秀的水平了。

為什麽?

第一, 應急系統的上行頻寬做不到很大 。頻寬越大,訊號要求越高。比如說你要保證8M的通訊頻寬,通道頻率現在的水平大概是3Ghz左右的微波。這個頻段的微波實際套用中有很大問題,比如說對空氣中的水蒸氣十分敏感,雲霧條件下通訊效果很差,甚至完全沒法用。為了保證在地震、洪水這些災害條件下通訊可靠,就只能采用一些沒那麽快的頻段,比如說常見的800Mhz,畢竟應急通訊不需要很快, 最重要是可靠

第二, 應急系統一般不考慮多媒體使用者套用 。你都應急了,確實沒必要用視訊、語音,用文字就可以了。說個粗俗一點的,你都被洪水圍困了,你是看蒼老師.avi,還是蒼老師.jpg,還是蒼老師.txt?視訊、圖片、語音和簡單的文字數據需要的頻寬是完全不一樣的,比如你要給你家報平安,打字「我現在很好,無須擔心」,9個字一個逗號,資訊量加上各種握手各種格式各種附帶資訊,我給你500個bit,足夠了。你要是寫下來拍個照,怎麽都得500k bit了, 一千倍 。你非要用視訊說,就算是720p標清吧,怕得要5m bit, 一萬倍 。你都快要死了大兄弟,咱能不能不要費那成千上萬倍的功夫?同樣有效資訊都是「我現在很好,無須擔心」,為什麽不用占用頻寬最小的一種?

舉個極端的例子,核潛艇,牛逼不?

你知道這玩意兒的猝發長波通訊頻寬是多少?

100bit/秒的級別。

不是G,不是M,甚至都不是K,就只有100個字節一秒,這都算是很強很強了,真實的核潛艇上面理想狀態下也就幾個十幾個bit一秒。

也就是說,如果美國總統非要傲嬌的話,他今兒個就是要用視訊來發送核戰爭命令,命令內容非常簡單: 向X號預定目標發射全部核彈,身份驗證碼是6G8LKK7T9931,密碼是T54KY

這裏一般會采取「簡碼」的方式加以簡化,格式假設是:MB X SF 6G8LKK7T9931 MM T54KY,加上空格是29個字元,一個字元8個bit,一共需要232bit,核潛艇接收下來只需要 20秒

今天川普大統領跟題主一樣,非要用視訊,非常有範兒的把這段文字念出來。

整個視訊大小估計得有個10M(不壓縮),那麽核潛艇得花多少時間才能接收下來?

假設長波猝發通訊頻寬是20bit/秒,這個檔是10X1024X1024=10,485,760bit,傳完需要524,288秒,也就是 6天多一點

6天,川普大統領估計都投胎了吧?

你這還核反擊個毛線啊。

反正應急通訊就是這個樣子,沒有你想的那麽簡單,弄個基站上天去你就能刷抖音發視訊順便美美噠自拍,應急就是用來應急的,沒聽說過還有「應急娛樂」這種事情。

題主要是確實非常想弄一個可以刷抖音發視訊發自拍的升空平台,可以自己去試一試,看一看搞得出來不,如果搞出來了還是非常厲害的, 你會變得非常有錢

搞不出來,又喜歡不停地問「為什麽」,這邊建議是多讀一點書呢。