数据链是无人机系统的重要组成部分，很多无人机飞手都有一个共同的疑惑，总觉得自己手里的无人机数据链性能虚标，实际通信距离不能达到说明书标注的10km甚至30km传输距离！实际上，这是严重误区。根据理论计算和技术实践，一个基于OFDM标准的500mW输出功率的数据链，可以轻松传输30km。

一、理论计算

首先，介绍一个关于无线传输的基本公式，即弗里斯传输公式如下：

Pr=(Pt·Pt·Gr)·(ƛ/4πL)²，

其中：Pr是接收功率，

Pt是发射功率，

Gt是发射天线增益， 

Gr是接收天线增益，

ƛ 是波长，ƛ=C/f，

f是数据链频率，

C是光速，

L是接收天线和发射天线之间的距离（通视环境下）。

按照当前OFDM标准的数据链系统，我们假设数据链频率F=5.8GHz，发射功率Pt=27dBm，发射天线增益Gt=5dB，接收天线Gr=5dB，接收馈线损耗Cr和发射馈线损耗Ct都是1dB，在20km距离上，空间损耗大约是-132dB，那么，20km距离上的接收信号强度为：

Pr=27dBm+5dB+5dB-1dB-1dB-132dB=-68dBm

如果我们的接收机灵敏度为-94dBm（射频带宽为5MHz，接收机灵敏度约为-94dBm），10km距离时仍然有26dB的信号余量。所以，理论上来说，如果频率5.8GHz且发射功率为27dBm的用于无人机的通信，只要整个无人机集群单元之间或无人机空中端到地面端的通视距离小于20km，可以实现良好的交互通信。

二、实际测试结果

我们选用XY-D25模块（见附录）进行实际测试，该模组重量76g，输出功率27dBm（500mW），灵敏度为-91dBm@10MHz带宽，工作频段为5.8GHz，天线分别为全向天线和定向天线。

经过实际拉锯测试，接收和发射模组都使用5dB增益的全向天线时，传输距离15km（通视环境），空中端天线使用5dB增益全向天线，地面端使用14dB定向天线时，传输距离为30km（通视环境）。灌包速率为4Mbps@30km距离。

以上测试结果都是理想通视环境下的实测结果。所谓通视环境，是指发射和接收天线之间没有任何障碍物的环境。怎样获得通视环境呢？很简单，无人机的飞行高度足够高即可。如果是在海平面上，有一个计算通视环境的有效公式：

如果是在城市和山区环境，则很难找到10km以上的通视环境，需要无人机飞行的高度比较高，地面接收端的天线也在制高点上，才能实现通视。

三、无人机数据链拉不开距离的原因分析

对数据链的实验测试说明，500mW的功率，可以轻松传输15km，但是在实际使用时，往往达不到理想的传输距离，主要因素如下：

1.城市环境下树木、建筑物的阻挡，无人机飞行高度不够高，没有实现通视环境下的传输；

2.野外环境下的山体遮挡和树木遮挡；

3.无人机机载天线长时间处于震动状态而连接不良，甚至天线损坏；

4.天线或馈线进水，导致损耗加大；

5.无人机的位置正好进入到地面端天线的死角区域；

6.无人机工作现场有很多个无人机或机器人，造成数据链互相干扰；

7.数据链的参数设置不正确。

总之，无人机数据链受影响最多的因素还是各种树木、建筑物和山体的阻挡，彻底解决各种阻挡问题才是无人机数据链的刚性需求。

四、无人机数据链失联带来的问题

1.手动操控状态下的无人机，如果数据链长时间中断，无人机会采取自动迫降的保护措施。如果迫降点为平整的场地，无人机是安全的，如果迫降点上有树木、电线和山地悬崖等环境，则等同于炸机。

2.任务模式下的无人机如果数据链中断，无人机仍然可以利用BD导航继续执行任务并安全返航。

五、解决阻挡问题

由于无人机的使用环境具有极大的不确定性，解决各种环境下的阻挡问题十分重要。在无人机数据链中引入MESH网格化通信技术，利用“一站双机，互为中继”的技术组合，可以有效满足绝大多数环境下的数据链受阻挡而中断的情况。

无线通信一般分为点对点、点对多点和MESH组网三类模式，点对多点通信模式必须有一个中心点（AP），其他为从节点（STE），所有的从节点通过中心点进行通信。MESH通信模式是近年来发展起来的通信技术，特点是不存在主从问题，全部节点都是对等关系。使用起来更为灵活。利用MESH组网技术，可以有效实现“一站双机，互为中继”的功能，实现无人机数据链的全过程畅通和可视化控制，示意图如下：

六、无人机数据链的选型问题

建议工作于恶劣环境下的无人机数据链应尽量选择基于MESH组网模式的数据链。但是MESH数据链往往成本较高，一个基于FPGA技术的MESH数据链，往往几万元一个节点，如果要求“全国产化”，甚至一个节点需要10万元左右，成本不堪重负。随着技术的进步，数据链技术高速发展，市场上3-4个节点的简易型MESH数据链XY-D25已经降低到千元级别价位，轻松传输30km。

当前，国家工信部批准的数据链频段为1436-1444MHz，2.4GHz和5.8GHz三个频段，这三个频段也叫作L频段、S频段和C频段。其中，L频段的带宽只有8MHz，S频段的带宽有80MHz，C频段的带宽则有300MHz左右，从这一点来说，尽量选用C频段（5.8GHz频段）可以有效规避无人机与无人机之间的干扰。2023年7月份北京门头沟水涝灾害的时候，人们发现，救援现场所有的几十架机器人和无人机，都使用了1.4GHz频段，导致整个救援现场同一个时间只能有一个设备开机的尴尬场面。

相对于L频段（1.4GHz）来说，C频段（5.8GHz）有一个明显的缺点，就是受雨雾的衰减更严重，且不容易穿透树木等的阻挡。所以，当选用C频段的数据链的时候，通过合理选择发射功率和天线增益，使得信号冗余最好做到20dB左右。

附录XY-D25数据链参数介绍：