无人机信息链路电磁干扰效应规律研究

通过对无人机电磁干扰耦合路径分析,建立了信息链路电磁干扰理想模型,讨论了电磁干扰对数据链系统工作信号的压制作用.以某型无人机装备数据链系统为研究对象,提出了一种基于无人机动态飞行的信息链路实验室模拟方法,搭建了数据链电磁干扰注入效应试验系统,分析并确定了电磁敏感度判据.通过无人机上行数据链系统连续波电磁干扰注入效应试验,找到了敏感频点和电磁敏感阈值,分析了信息链路电磁干扰作用机理,探索了失锁效应与AGC电压、误码率之间的内在规律,为靶场实验和无人机电磁干扰预测提供了经验.      

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.      

大口径射电望远镜台址电磁干扰预测方法

新疆奇台拟建的110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai Radio Telescope, QTT)具有极高的信号捕捉能力,任何微弱的信号都会影响其高效运行,为了缓解QTT台址无线电宁静区的电磁干扰,本文提出了一种电磁干扰预测方法.首先,基于QTT台址无线电宁静区地形数据和地形特征,分析了现有电波传播模型的适用性,选取LongleyRice模型和Two-Ray模型作为QTT的电波传播模型算法,通过电波传播仿真分析,得到潜在干扰点到达射电望远镜馈源口面的路径损耗;其次,结合QTT馈源口面干扰电平阈值和天线旁瓣增益,计算得到潜在干扰点所在位置的干扰电平阈值;最后,运用该方法分析了QTT限制区内村庄典型电子设备和35 kV高压输电线路对QTT的影响.     

电磁环境下无人机干扰雷达通信效用实验研究

为了判断电磁环境下无人机的作战能力,为提高无人机作战能力提供技术支持,对电磁环境下无人机干扰雷达通信效用进行实验研究。给出理想状态下雷达方程,在此基础上通过利用阈值判断电磁干扰中的干扰类型。对电磁环境下无人机干扰雷达通信接收机输入端信干比、干扰噪声比和信号噪声比进行计算,为雷达通信效用实验提供依据。将雷达通信抗干扰改善因子、有效抗干扰改善因子、综合测度雷达通信抗干扰能力、相对自卫距离、相对烧穿距离作为衡量雷达通信效用的指标进行实验研究。通过CPLD/FPGA完成雷达通信接口设计,利用DSP回波信号实时输出,完成实验系统设计。在实验系统中,令无人机在不同等效指标位置产生干扰,依次对雷达通信接收机的输出信号比进行记录,记录各雷达通信效用衡量指标,经多次测量降低误差。结果表明:在无人机与雷达间间隔超过100 km的情况下,雷达通信效用尚可。在无人机与雷达间间隔低于100 km(包括100 km)的情况下,雷达通信效用降低。可见电磁环境下无人机干扰会降低雷达通信效用,在一定间隔下无人机作战能力很强。     

自适应阈值AdaBoost.RT算法及其在轴承剩余寿命预测中的应用

针对自适应增强回归阈值(adaptive boosting regression threshold, AdaBoost.RT)算法用于判断训练样本好坏的阈值为常数,不能自适应地对每个测试样本动态调整判断标准的问题,提出了一种动态自适应调整阈值的改进AdaBoost.RT算法。通过引入训练结果的均值与标准差构造奇异系数作为判断相对误差的阈值,实现算法训练计算过程中阈值的自适应调整,在提高预测精度的同时,可以减少选择算法参数带来的繁重工作量。采用4组经典测试函数构造不同规模的训练样本数据进行算法检验,实验结果表明,提出的自适应调整阈值算法可以有效利用测试样本之间的差异性,克服了大噪声数据带来的干扰,改进后的集成算法可以改善回归模型的预测效果,提高模型的泛化性能。利用IEEE PHM 2012数据集验证所提方法的有效性,并与极限学习机(extreme learning machine, ELM)和原始AdaBoost.RT算法进行对比分析。结果表明：采用所提方法获得的轴承寿命预测均方根误差降低了5.18%,决定系数提高了3.11%。     

某型无人靶机连续波电磁辐射效应试验研究

为检验连续波电磁环境下无人机系统的安全可靠性,以某型无人靶机作为试验研究对象,根据工作特性研制了三自由度调节承载平台用以模拟无人机的空中飞行姿态,利用模拟器构建法搭建了测试系统,然后提出了辐射效应评价指标并设计了动态监测系统.通过靶机连续波电磁辐射试验得到,主通道和副通道数据链的失锁频点主要集中在各自工作频点附近,场强阈值在3 V/m内,一部分频点与本振信号频点一致,另一部分敏感频点的2倍频落在工作频点上,少数频点与接收机下变频输出的中频信号一致.此外,试验中出现了由于线缆耦合和传感器电磁防护薄弱导致靶机工作电压升高以致数据链失锁、飞行参数变化和舵机抖动的现象.     

无人机数据链测试与评估研究

该研究分析了国内外各类无人机及其数据链,从众多的无人机数据链测试科目中,筛选出作用距离、频谱范围、传输速率、误码率、传输延时等作为无人机数据链的通用测试项,给出了通用测试项的测试方法,为日后形成测试标准、规范奠定了基础。通过分析、比较多种常用的评估模型,确定采用贝叶斯网络作为无人机数据链的安全评估模型,并利用Bayesia Lab软件工具,实现模型的建立、分析和处理等功能。最后,尝试建立一个无人机数据链贝叶斯网络模型的实例。     

基于优化的GA-BP及其在葡萄酒质量预测的应用

针对BP神经网络模型在输入时因随机产生的权值和阈值导致模型的训练精度不高、泛化能力不强的问题,提出一种基于自适应遗传算法优化BP神经网络的方法.遗传算法在寻优方面有很好的效果,采用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值来提高模型的训练效率,并对神经网络的学习率进行优化,建立GA-BP网络预测模型,用于葡萄酒质量预测.结果表明,对比于传统的BP神经网络,基于自适应遗传算法优化的BP神经网络的模型在精确度上更高,模型的泛化能力也更好,对于葡萄酒加工企业具有实际参考价值.     

通信基站对射电望远镜电磁干扰的预测方法

射电望远镜具有极高的灵敏度和很宽的工作频率范围,在执行观测任务时,不仅会接收到观测目标产生的信号,还会接收到台址内外各类电磁干扰信号,从而影响观测的准确性,其中以通信基站的干扰最为突出.为了预测通信基站对射电望远镜的电磁干扰,本文提出了一种基于相对地形的电磁干扰预测方法.该方法将地形高程数据转换成相对地形数据,以相对地形的波动高度作为判据,采用Deygout模型计算了通信基站到射电望远镜的路径损耗.再结合通信基站的天线参数,最终得到了通信基站对射电望远镜的干扰功率.文中着重分析了该方法的实现过程,为下一步自主研发射电望远镜电磁干扰预测软件提供了基础.     

基于多径干扰认知的汽车毫米波雷达自适应波形优化方法

随着毫米波雷达在汽车辅助驾驶系统及无人驾驶车辆中的广泛应用,在交通道路环境下工作的雷达越来越密集,其间产生的多径干扰会导致雷达出现虚假目标.为此,提出了一种基于多径干扰认知的雷达自适应抗干扰波形优化方法.首先,阐述了邻近的汽车雷达产生的多径干扰是一个动态随机过程,借助时变模型对雷达产生的多径干扰传输信道参数的动态演变过程进行了描述,利用卡尔曼滤波对邻近雷达产生的多径干扰模型参数进行在线认知学习;然后,建立主雷达的目标回波信号与干扰信号的模型,对多径干扰信号进行白化处理;最后,基于最大化信号与干扰比(Signal to interference ratio,SIR)准则,建立抗干扰雷达信号优化模型,进行雷达波形的自适应优化更新.仿真实验结果表明所提方法可有效地抑制雷达间的强干扰.     

前起落架刚度对无人机起飞滑跑性能的影响

为解决无人机在起飞滑跑阶段前起落架压缩量变化引起升阻特性变化的问题,综合考虑发动机转速、螺旋桨效率以及地面摩擦力等因素,建立无人机的地面滑跑模型。研究了前起落架刚度变化对无人机起飞滑跑性能的影响,并利用Simulink建立了全机仿真模型。结果表明：在起飞重量一定时,整机升力系数随前起落架压缩量变化量线性变化,随着前起落架刚度增大,无人机三轮滑跑距离、前轮离地迎角以及前轮离地速度均在一定程度上减小。仿真结果与理论分析相符,验证了模型的有效性。     

基于改进YOLOv4输电线关键部件实时检测方法

针对输电线路维护过程中的典型缺陷识别问题,为提高无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)自主巡检的智能化程度,提出基于改进YOLOv4的无人机输电线关键部件实时检测模型。根据无人机视角下输电线典型目标的特点,结合MobileNet重新设计了一种轻量的特征提取网络来获取更高的特征提取效率,利用空洞模块增强感受野减少小目标的信息损失;在特征融合模块中添加自适应路径融合网络来融合更多的位置信息和语义信息,提高了多尺度目标的检测精度,减少了目标的误报率。采用构建的无人机输电线关键部件数据集来评估提出的模型。结果表明:基于YOLOv4改进的网络能够在无人机机载端实现实时多尺度目标检测,模型的平均准确率可达到92.76%,检测速度可达到32帧/秒,能够满足无人机嵌入式平台上实时检测的需求。     

基于改进的可行系统模型的特殊环境下隧道修复施工过程的安全管理研究

本研究分析了我国在役运营隧道病害突显、维修不断的现状,为解决复杂环境下隧道修复施工的安全管理,运用改进的可行系统模型(VSM),针对重庆市某高速公路某隧道的修复施工建立了考虑环境风险的动态安全管理优化模型.结论表明:通过增强环境的调控功能,实现实时动态的施工安全管理模式,可以有效避免因环境变化导致的安全事故,所建模型为复杂环境下的隧道修复施工提供了一种新的管理模式.     

六旋翼植保无人机模糊自适应PID控制

六旋翼植保无人机在作业过程中自身载荷变化将引起飞行控制性能下降、抗扰动能力降低等问题。为了提高六旋翼植保无人机的可控性,通过对六旋翼植保无人机在喷洒农药过程中进行分析和建模,推导出植保无人机时变动力学模型,提出了一种模糊自适应PID控制算法,模糊自适应PID算法适应性强,参数整定简单,提高了系统动态响应和稳态性能。将各个传感器的测量参数输入到模糊自适应PID算法中,可以得到对应的控制量,实现飞行器稳定运行。通过使用Matlab软件对飞行系统进行仿真,并结合实验平台实际飞行控制表明,系统的动态性能和稳定性得到了有效提高。     

采用混合法和递推矩阵算法模拟层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应

将混合法与递推矩阵算法相结合计算轴对称条件下二维层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应。根据层界面处电磁场的连续性条件得到确定所有待定系数的矩阵方程组并通过递推方法快速求解,以摒弃繁琐的上行波和下行波模式并避免指数增加项的出现。利用上述算法分析井眼、侵入和钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测井响应的影响。结果表明,由于金属钻铤的存在导致井眼内钻井液所占空间相对变小,从而使钻井液对接收线圈响应的影响变小;钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测量仪器相位差和幅度比的影响可忽略不计,但对单个接收线圈处电磁信号的相位和幅度产生明显影响,并且对幅度的影响大于对相位的影响。     

听觉诱发电位信号分析中小波基函数的确定

声舒适是评价建筑室内环境的重要部分,听觉诱发电位是声环境舒适度评价的客观生理指标,听觉诱发电位信号的时频能量特征可以用来评价声环境的舒适性.小波包分析可以探究听觉诱发电位信号时频能量分布规律,分析时运用的小波基不同,产生的结果也不同.为了更好地研究听觉诱发电位信号的时频能量分布,比较了5种小波基函数的时域特点和幅频特性.对16名正常成年人进行了脑干听觉诱发电位实验,将所测16组听觉诱发电位的平均值进行小波包时频能量分析.结果表明,dmey小波分析结果在时频分布上可与实际信号的能量信息相匹配,可以减少各个频带信号分解后的失真问题.选择dmey小波对听觉诱发电位信号进行处理,能够更准确地分析听觉诱发电位信号的时频能量分布,为声环境的舒适性研究提供理论依据.     

一种新的无人机系统级电磁兼容测试法

 分析了实际电磁环境对无人机的影响,得到对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值在0.1~ 8×10³ MHz频段中为60～200 V/m。根据无人机中存在的辐射干扰和传导干扰的共性特征,得到无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1～2×10³ MHz频段中为10～60 V/m。由此提出了一种具有实际可操作性的无人机电磁兼容测试法。依照军标GJB3567-99以及在实际飞行场地中进行测试,结果显示,通过该测试的无人机各机载设备工作正常。     

基于BP神经网络的GPS/SINS姿态测量融合算法

针对传统全球定位系统/捷联惯性导航系统(global positioning system/strapdown inertial navigation system,GPS/SINS)组合系统信息融合技术存在的不足,设计了适用于GPS/SINS组合系统姿态测量的反向传播(back-propagation,BP)神经网络模型,并在标准BP算法基础上,采用限制初始权值和阈值?动态删减隐含层节点数和修改激活函数的改进算法,从而减小BP算法在GPS/SINS组合姿态测量过程中的训练误差,提高网络训练的相应速度及精度?最后通过算法仿真和分析结果图得出改进后的BP神经网络算法在GPS/SINS组合姿态测量系统中高效可行,且测姿性能优越?