无人机系统的电磁环境效应分析

战场环境的不断恶化和电磁环境自身的复杂,要求无人机系统具有良好的环境适应能力。分析了战场电磁环境对无人机系统的影响,建立了与无人机系统相关的典型电磁环境模型,提出了系统分析电磁环境效应的方法,并依据电磁兼容性标准和系统性能,为无人机系统电磁环境效应仿真和预测提供了一个评估准则。     

电磁环境仿真与可视化研究综述

电磁环境仿真与可视化研究在民用通信及电子战领域的应用不断发展.在介绍了电磁环境基本概念和分类的基础上,较为系统的阐述了电磁环境建模与仿真的理论方法与技术.分析了国内外电磁环境仿真与可视化的研究现状,包括仿真系统框架设计、复杂环境下电磁仿真的现状、并行计算在电磁仿真中的应用、电磁环境仿真相关软件以及电磁环境可视化研究情况等五个方面.最后对未来的研究方向进行了展望.     

无人机电磁环境效应评估及其准则研究

电磁环境效应评估是军用装备性能检验的重要组成部分。基于模型和准则的计算法评价体系，克服了传统试验方法对系统评价所存在的局限，借助计算机辅助工程(CAE)所构造的“虚拟”测试平台，利用飞机结构、任务飞行规划、预期电磁环境、系统效应分析模型和评估准则，可以以较优的费效比获取较高置信度的电磁环境适应性评价。在评估准则研究方面，依据无人机用途、结构特点以及对预期电磁环境的认识或先验知识的掌握程度，从确定性观点和统计分析两个方面，详细探讨了与之相适应的评估准则，以期使无人机电磁环境效应评估能更为客观和完整。     

防空作战电磁环境建模与仿真

以防空作战为背景,分析了战场电磁环境的构成要素,在建立各要素脉冲描述字模型的基础上,提出了基于脉冲流描述的电磁环境建模方法,构建了相应的仿真系统,完成了防空作战电磁环境的动态模拟。绘制出典型作战场景下电磁环境时域、频域、功率域的态势图,仿真结果表明电磁环境具有两个显著特点:动态性与相对性。建模仿真方法对战场电磁环境的仿真构建具有一定的借鉴意义。     

不同车载天线电磁特性的仿真研究

研究不同天线的电磁特性对于选择合适的车用天线以及对于车载天线的电磁兼容性研究都是十分重要的.依据实际车型建立了逼真的汽车模型,利用有限积分法(FIT)对三种不同车载天线的增益方向图及其在车内的电磁场分布情况进行了仿真研究,并分析了改变天线增益曲线的方法.这些工作可为车载天线的电磁兼容性研究及车载天线的设计提供一定的参考.     

车载天线电磁特性及耦合度的仿真研究

天线是现代汽车上经常使用的设备之一,研究天线电磁特性受车体影响的情况和不同类型天线间的干扰情况是十分重要的.建立了逼真的汽车模型,利用CST微波工作室对模型上不同位置的鞭天线电磁特性及鞭天线与PIFA天线间的耦合度进行了仿真研究,最终通过仿真结果得出最佳的天线安装位置及天线间的耦合情况.分析过程和所得到的结果可作为汽车电磁兼容研究及车载天线设计的手段和依据.     

联合作战想定中的复杂电磁环境建模技术研究

针对在复杂电磁环境条件下联合作战的特点,提出一种联合作战想定中的电磁环境模型.模型综合考虑了复杂电磁环境的组成和作战模拟仿真的需求,采用文档类型定义语言进行描述.在该模型的基础上,设计实现了一个电磁环境下联合作战模拟想定生成系统.     

复杂电磁环境仿真试验体系的模型验证方法研究

依据无人飞行器复杂电磁环境适应性能力试验验证评估需求,提出了"一条主线、两级仿真、三个层次、分层仿真、综合评估"的复杂电磁环境抗干扰仿真试验体系。其中"一条主线"是指紧扣应用需求,坚持仿真全过程的模型校核、验证和确认(VV&A)开展仿真;"两级仿真"是从建模与仿真的角度出发,建立交战级(系统级)和工程级(部件级)两级仿真,向上可以支撑任务级(体系级)仿真系统仿真模型的建模与验模;"三个层次"是指探测设备的仿真模型粒度分为信号级仿真模型、介于信号模型与功能仿真模型之间的模型、功能仿真模型三个层级;"综合评估"是对"两级三层次"试验得到的关于对抗进程和结果的数据进行综合处理,对复杂环境下某型装备抗干扰能力进行综合性评估。在此基础上,详细阐述了复杂电磁环境仿真试验体系的模型验证方案,并且提出了信号级、功能级仿真系统的模型验证方法及其实施步骤,为复杂电磁环境下仿真试验体系的模型验证工作提供有效的技术支撑。     

基于缩比模型的微波着陆系统飞行检验HIL仿真

飞行检验仿真对实际飞行检验意义重大.根据微波着陆系统的技术体制和导航原理,利用激光波束赋形容易实现的特点,使用可控的激光发射装置模拟微波着陆系统的角度制导天线的功能,辐射强方向性的具有特殊要求宽度和范围的激光扫描信号.应用电磁相似理论,根据某已完成MLS飞行检验的机场的环境建立缩比模型,利用激光在缩比模型下的传播模拟微波载波在机场场地环境下的辐射情况,建立机场微波着陆系统基于缩比模型的飞行检验半实物仿真系统.对该系统的可行性进行了深入的分析,包括激光波长、扫描速度等.系统采用MATLAB/RTW的快速原型化目标--xPC目标,进行机载接收信号处理的实时仿真.系统便于调试,仿真参数设置方便.     

无人机集群自组织搜索仿真模型设计与实现

城市威胁背景下无人机集群自组织搜索移动目标问题，是无人机集群作战应用的一个重要发展方向。采用基于Agent的复杂系统建模仿真工具，构建了无人机集群搜索仿真模型框架，设计实现了无人机集群自组织搜索模型。在考虑无人机集群作战可能受到威胁的背景下，展示了无人机集群自组织搜索概念，探索了使用基于概率的有限状态机模型实现集群自主决策的解决方案，并通过案例进行了分析验证。该仿真模型为无人机集群作战应用研究提供了参考案例、模型支撑和实验平台。     

无人机卫星导航系统的电磁干扰效应规律研究

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外，还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。     

无人机卫星导航系统的电磁干扰效应规律研究

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外,还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。     

A Second-Order Sliding Mode Controller of Quad-Rotor UAV Based on PID Sliding Mode Surface with Unbalanced Load

Quad-rotor unmanned aerial vehicle(UAV) is a typical multiple-input-multiple-output underactuated system with couplings and nonlinearity. Usually, the flying environment is very complex,so that it is impossible for the UAV to avoid effects derived from disturbances and uncertainties. In order to improve the reliability of flight control, we established the dynamic model of quad-rotor UAV by Newton-Euler equation in unbalanced load conditions. Considering external disturbances in the attitude, a second-order sliding mode controller was designed with PID sliding mode surface and Extended State Observer(ESO). The simulation experiments have got good control performance,illustrating the effectiveness of our controller. Meanwhile, the controller was implemented in a quadrotor UAV, which carried a pan-tilt camera for aerial photography. The actual flight experiments proved that this paper dealt with the high stabilization flight control problem for the quad-rotor UAV,which laid a good foundation for autonomous flight of the UAV.     

无人侦察机实时仿真系统

无人侦察机实时仿真系统用于进行地面控制站的模拟训练。衡量模拟训练仿真系统优劣的重要指标是模拟的真实性，技术核心是飞行控制系统仿真和视景仿真实现方法的运用。利用MATLAB/SIMULINK环境对已知的飞行控制系统进行仿真，通过实际飞行数据对仿真结果进行最小二乘曲线拟合，修正飞行参数方程，实现模拟飞行的真实性；介绍了贴近真实场景的视景仿真方案的选择。仿真系统具有重要的理论价值和应用价值，为无人机模拟训练系统开发提供了借鉴思路。     

基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统

为了培训无人机控制人员，研究更为先进、成本更低、周期更短的训练方法，本文以某新型无人机为应用背景，论述了“基于虚拟现实的无人驾驶仿真训练系统”的体系结构与在PC机上的实现过程。该系统在无人机飞行仿真的基础上 ，提出了基于“超包围盒”的碰撞检测技术，使用基于图像的全景建模方法，构建虚拟现实三维飞行实景系统，使得受训人员易于沉浸其中，大大提高训练的效率。该系统研制成功，对无人机控制人员的训练和新型无人机的广泛应用具有重要的意义。     

复杂环境中多无人机协同侦察的任务分配方法

现有多无人机协同规划方法往往将航迹规划与任务分配拆开单独解决,导致在复杂环境下协同方案并不是最佳。建立多无人机协同侦察异构目标的代价矩阵,针对复杂环境中多种障碍约束和无人机运动及航迹特点,以改进的PSO-AFSA（Particle Swarm Optimization-Artificial Fish Swarms Algorithm）求解单无人机航迹规划模型,利用匈牙利算法完成各架无人机侦察任务协同分配。仿真结果表明：该算法能使单无人机航程更短且航迹更光滑的同时,实现与任务协同分配紧耦合,使无人机集群总航程的全局总代价最低,提高了任务分配合理性。     

基于模式/区域分解的无人机集群电磁特性快速分析

无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群在军事和民用领域的应用越来越广泛, 针对UAV集群目标电磁散射特性的获取和分析对生成对抗策略及反UAV有着重要的研究价值。目前, UAV集群动态测量数据获取难度较大、成本高; 而对于仿真数据, 传统计算电磁方法建模精度和效率较低, 有效的特性数据不足。因此, 提出了一种基于模式/区域分解的UAV集群目标电磁仿真方法, 该方法在矩量法的基础上, 引入特征模分解和区域分解技术, 前者极大地降低了计算未知量, 后者有效地解决了建模精度问题, 为UAV集群目标特性数据的生成提供了创新技术支撑。     

基于深度强化学习的UAV航路自主引导机动控制决策算法

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)航路终端约束情况下航路自主引导机动控制决策问题,采用Markov决策过程模型建立UAV自主飞行机动模型,基于深度确定性策略梯度提出UAV航路自主引导机动控制决策算法,拟合UAV航路自主引导机动控制决策函数与状态动作值函数,生成最优决策网络,开展仿真验证。仿真结果表明,该算法实现了UAV在任意位置/姿态的初始条件下,向航路目标点的自主飞行,可有效提高UAV机动控制的自主性。