L波段超宽带微型无人机测控链路性能分析

建立了基于载波的微型无人机超宽带通信链路模型;给出了符合数据传播特性的高斯脉冲波形:在分析测控信道特征及微型无人机模型电磁场远场分布的基础上,给出了超宽带无人机航空信道模型,以及时延Rake接收系统误码率特性.实测数据的仿真结果表明该系统适合低速率微型无人机数据传输.     

任务-中继无人机协同路径规划模型方法研究

为了实现多源节点与地面控制站连续的远程通信,提出了一种基于人工势场法的中继无人机动态路径规划模型求解方法。中继簇计算模块根据密度最大值聚类对中继簇进行动态划分,并实现中继节点数量的动态调整。中继节点动态路径规划模块根据人工势场法的思想,使中继无人机根据势场合力机动到合适位置,并具有动态避障和防碰撞的能力。对构建的模型在不同任务载荷设置下独立进行仿真实验,结果表明,中继无人机能够在多源节点与GCS之间完成可靠的多跳中继,在源节点数量不大于10且对空威胁区的数量不大于7的情况下通信链路的联通率均不小于99.83%。该方法能够有效地解决任务无人机远程通信中继的问题,为未来无人装备的发展和运用提供重要技术支撑。     

超宽带车辆无线网络两跳中继接入研究

为了提高车辆无线网络的系统性能,引入了脉冲超宽带(IR-UWB)无线技术并研究了链路两跳中继接入条件.由于IR-UWB功率受限,通过分析给出数据链路中继接入条件,提出了低计算复杂度的多链路两跳数据链路中继节点分配算法(DLRA),提高了数据链路传输速率;针对IR-UWB车辆链路,采用两跳单中继获得分集增益,同时实现低开销中继接入.对IR-UWB网络并行链路中继接入进行了仿真,仿真结果表明:IR-UWB车辆链路在实行两跳中继接入后,在仿真场学中总体数据传输速率提高了60.6％,改善明显.     

混合决策下认知无人机网络中继选择算法

针对无人机辅助通信网络频谱效率亟待提高的问题,提出了认知无人机网络的混合决策中继选择算法,构建切换容忍和时延容忍的设计方案.通过时延信息确定候选中继簇,使其具备最佳通信条件的节点,完成数据传输,获得中断概率性能的提升,解决阴影区域链路切换可靠性过低的问题.仿真结果表明:与传统单参数决策方案相比,在不同接入策略下其中断概率分别下降30％和33％.     

无人飞行器通信链路抗干扰性能比较研究

由于超宽带通信技术的众多优点,将其应用在无人飞行器编队通信链路上是一个可行的选择。建立了部分频带干扰模型,通过理论分析和计算机仿真,对不同带宽的干扰信号、接收机采用不同的接收检测方式时,跳时-脉位调制超宽带通信系统的抗干扰性能进行了评估。分析比较发现采用软判决接收方式时的抗干扰效果优于硬判决接收方式;在干扰功率相同的情况下,干扰信号带宽越小系统性能越差。这些有益的研究结果为超宽带通信链路的参数选择提供了重要依据。     

基于卫星中继技术的无人机遥感网络体系关键技术研究与示范技术总结报告

该课题通过建立一套基于中继卫星平台的、面向全国各个地域、各种应用的无人机遥感网络系统,最终实现无人机信息资源共享,确保无人机在执行任务过程中将信息实时、安全、高效传输至各级指挥中心及相关用户,充分的利用无人机资源,对无人机进行统一调度,为无人机应用领域间信息资源共享提供有力保障。中继卫星链路还可以作为无人机的应急备份链路,提高无人机在应急情况下执行任务的能力,增强无人机系统的生存能力,提高使用效能。该课题重点研制无人机中继卫星Ka频段机载用户终端、中继卫星Ka频段地面用户终端,同时研制无人机遥感网运行管理中心、中继卫星无人机应用系统、无人机遥感影像数据处理系统,用以实现与中继卫星应用系统的链接,以及无人机数据的组网管理、资源规划、运行管理,构建一个全国无人机遥感网络试验系统。     

基于自适应MIMO-OFDM调制的超宽带通信系统

为了避免超宽带信号对现有通信系统的干扰,其发射功率受到严格的限制,这在很大程度上限制了超宽带通信的覆盖范围。该文研究基于自适应多输入多输出正交频分复用的方案,以使超宽带系统在低信噪比要求下能够实现有效通信。该方法充分利用多天线分集和超宽带信道的多径效应,通过自适应调制,在信噪比较好的子载波上传输更多的信息,从而提高了超宽带链路的鲁棒性。在改进的Sa leh-V a lenzue la信道模型上的仿真结果表明,该系统与传统的正交频分复用相比,在信噪比性能上有8~18 dB的提高。     

多天线中继协助的终端直连通信传输方案设计

为了提高蜂窝通信系统的传输效率,一种多天线中继协助的D2D通信链路(MIMO relay aided-D2D,MRA-D2D)的方案被提出。该项研究通过分析中继天线数目、干扰源、接收端之间的距离和功率等信息,设计了MIMO多天线中继协助D2D传输方案的能量效率与通信链路性能的关联表达式。研究结果表明:采用多天线中继辅助,不仅可以通过提高天线数目来提高MRA-D2D链路的接收信干噪比,还可有效提高系统的能量效率;并证明了单纯的提高发射功率并不能提高系统的能量效率。     

无人机联合D2D应急通信网络的性能分析

无人机与D2D(Device-to-Device)通信技术相结合可以作为应急通信网络的可行选项之一。受限于频谱资源,无人机与D2D用户往往采用共享频谱技术,这会导致网络中干扰链路增多,影响网络的通信性能。为此,将无人机配备定向天线以降低干扰的影响。为量化分析其对网络的具体影响,利用随机几何理论,对D2D通信与无人机通信共存的网络进行系统建模,推导了D2D用户成功传输概率的精确表达式以及无人机通信用户成功传输概率的上下界理论表达式,讨论了无人机密度以及天线阵子数等关键参数对系统性能的影响。仿真结果表明,相比全向天线,无人机配备定向天线可以有效地提高网络性能,且存在一个最优的无人机密度,使无人机通信用户的成功传输概率最大化。     

UWB室内传播模型的研究

首先分析超宽带通信的无线传播环境,介绍了目前国内外的研究现状,针对各种室内模型的优缺点,提出采用室内传播统计模型,对室内UWB(超宽带)通信的无线链路进行预测,能够比较精确地反映室内特点,并利用该模型对室内UWB无线信道的容量进行了计算,仿真结果表明室内环境下,在短距离内(<10 m)实现低功率,高速率(超过100 Mbps)是可行的。     

无人机数据链带内连续波电磁干扰效应研究

数据链是无人机的重要分系统,是确保无人机实现地空通信的关键一环,但容易受到外界电磁干扰的影响而发生通信中断甚至硬件损伤.针对某型无人机数据链的前门耦合电磁敏感特性,对数据链设备进行电磁干扰的等效注入试验,研究了单频和双频电磁干扰对数据链的效应规律,得到了数据链敏感频点的失锁阈值以及误码率和信噪比的变化趋势.研究表明:由于大功率干扰信号通过自动增益控制电路,在射频前端降低了中频工作信号的输出功率,导致数据终端信噪比降低、误码率上升;当双频干扰均位于带内时,与单频干扰相比,在射频前端对工作信号增益的压缩作用更强,导致失锁时双频干扰中的任意一个干扰功率均低于只有单频干扰时的阈值,表明数据链带内干扰存在多源非线性增强效应.      

基于机器学习链路权重优化的无人机网络路由算法

针对分布式“马赛克战”场景下侦察-判断-决策-行动(observe orient decide act,OODA)环通信加速的要求,提出了基于机器学习链路权重优化的无人机集群网络路由算法。针对OODA环当前阶段业务量通信需求,对业务量通信的完成时间进行建模,以最小化业务量通信完成时间为优化目标,通过利用机器学习梯度下降方法实现无人机集群网络分布式路由链路权重的优化,从而满足OODA环的通信加速要求,使己方可以先敌行动,获得战场主动权。仿真表明,相比于现有无人机网络的路由算法,提出的算法能显著降低OODA环的通信时间,提高数据报文传输成功率。     

一种新的超宽带脉冲设计方法与性能分析

讨论了基于粒子群算法设计的超宽带脉冲,对设计脉冲的UWB系统性能进行了分析.依据FCC辐射掩蔽,对一组正弦高斯函数进行加权组合,通过粒子群优化算法选取组合系数得到新脉冲,对采用设计脉冲的系统性能分别从单链路误码率、多址性能、链路预算3个方面进行仿真比较.结果表明:与Schlotz脉冲、随机组合脉冲相比,基于粒子群算法设计的脉冲具有更好的误码性能和传输性能.     

卫星移动通信多普勒频移补偿研究

针对卫星通信系统中,多普勒频移过大对通信过程造成严重影响的问题。在传统多普勒频移补偿思想的基础上,通过分析信号传输过程中影响多普勒频移估计值的因素。提出了一种改进的多普勒频移补偿方案。该方案通过使用最大似然估计法对用户链路上的收发信号进行多普勒频移估计。并使用该方案对Iridium系统,GEO（geostationary earth orbit）系统的反向通信链路上的多普勒频移进行计算,得出频率补偿误差。仿真结果表明,当统计点数N=3500,信噪比SNR=8 dB时,经改进后,频率补偿方案在Iridium系统与GEO系统中的频率估计误差与传统频率补偿方案中的频率估计误差相比较,分别降低了50%与42%。因此,改进后的频率补偿方案与传统频率补偿方案相比,多普勒频率估计精度更高,更有利于卫星信号的精确跟踪和解调。     

基于UKF算法的高机动机载平台多普勒频移估计

针对卫星通信在高机动状态下非线性较强,会引起较大多普勒频移的问题,提出利用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman Filter,UKF)算法进行多普勒频移估计。依据高机动飞行器飞行特点,建立直线和圆周运动中的UKF多普勒频移估计模型,并进行仿真分析。结果表明,在卫星通信信道模型中,UKF算法能够对高机动机载平台进行更精确的频率估计,实用性更强。     

不同混沌调制方式在基于超宽带系统的体内信道下的性能表现

混沌调制（differential chaos shift keying,DCSK）技术应用于超宽带（ultra wideband,UWB）短距离传输系统具有潜在的优势。提出了分别基于多元 DCSK（M-ary DCSK,M-DCSK）、调频 DCSK（frequency modulation-DCSK, FM-DCSK）和 QCS-DCSK（quadrature code shifted-DCSK）的超宽带无线体内传输系统,分析了提出的基于最新几种混沌调制的超宽带体内传输系统的 BER（bit error ratio）性能,对影响基于混沌调制的超宽带体内传输系统性能的参数积分时间和保护间隔做了理论研究和仿真分析。通过设置不同的扩频因子,在体内信道下 QCS-DCSK 相比 M-DCSK 及 FM-DCSK 能够确保更好的传输质量,且功率损耗更低。在给定扩频因子β和信号持续时间 Tc 时,存在能使 QCS-DCSK 系统性能达到最优的保护间隔。在设定扩频因子β、信号持续时间 Tc 和保护间隔 Tg 时,存在能够使FM-DCSK 系统性能达到最优的积分间隔。     

基于三阶DDS的卫星信号多普勒模拟方法

研究基于现场可编程门阵列(FPGA)的高动态卫星信号多普勒模拟方法.建立了三阶直接数字频率综合(DDS)仿真模型,推导了输出相位表达式;分析了各阶累加控制字与卫星信号多普勒之间的对应关系,给出了参数设计准则.仿真结果表明,在具有加加速度的高动态环境下,该方法可实现对信号多普勒的高精度模拟.     

空间相干光通信中基于DSP的多普勒频移补偿技术

目前通常采用光锁相环(optical phase-locked loop,OPLL)完成空间相干光通信中的相位同步.针对光锁相环性能受空间通信终端间多普勒频移影响的不足,采用基于数字信号处理(digital singnal procesor,DSP)的开环方法补偿多普勒频移,并将开环补偿方法应用于一种递推解调系统中,根...     

Measurement and analysis of Doppler shift for high-speed rail scenario

Based on the analysis of the impact of Doppler shift to the railway dedicated mobile communication quality under the condition of high-speed mobility,this paper presents a Doppler shift measurement approach based on the phase estimation of frequency correction channel(FCCH) which correctly reflects the time-varying characteristic of the channel with a testing system developed.The Doppler shift data under the high-speed condition is collected,processed,analyzed,and compared with the simulation results.The scientific laws of the Doppler shift distribution of radio channel under high-speed condition are obtained.These data and analysis are essential for the establishment of high-speed railway Doppler power spectrum model and the development of the key technology of antiDoppler shift.