一种无人机数据链电磁干扰自适应新方法

针对复杂电磁环境容易对无人机数据链造成干扰,严重威胁无人机的飞行安全的问题,提出了一种基于环境感知的无人机数据链电磁干扰自适应新方法,能够提高无人机的主动抗干扰能力.数据链工作信号动态变化过程中,对应的电磁干扰效应阈值呈非线性变化趋势,通过选取训练样本和观测值,采用相关向量机回归（RVR）的方法建立动态数据链干扰阈值训练模型,预测不同工作信号条件下的电磁干扰阈值.建立无人机数据链电磁干扰自适应专家系统,利用机载电磁干扰环境监测平台确定电磁干扰特征参量,根据训练模型预测目标值,判别数据链电磁干扰等级.在此基础上,综合利用技战术方案,自主有效地消除外界电磁干扰对无人机数据链的影响.      

无人机数据链系统介绍

探讨了国内外常用的数据链系统,介绍了无人机采用数据链系统的重要作用,详细阐述了无人机数据链系统的组成。     

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.      

信道编码在无人机数据链中的应用研究

针对无人机（unmanned aerial vehicle, UAV)平台数据链机栽端机所要求的信道编码算法简单、运算速度快、糾错能力强和实时性高等特点,研究分析了适用于无人机数据链系统的卷积码、Turbo码、LDPC(low density parity check code)码等信道编码的编译码特点,采用基于信道编码的OFDM( orthogonal frequency division multiplexing)传输方案设计了高速无人机数据链系统,并针对不同的编码方案分别进行了在Rayleigh衰落和Rician衰落信道下的性能仿真分析,仿真结果表明,在高速无人机信道下,不论在短码和长码情况下,综合考虑编译码实现复杂度和性能2个方面,LDPC码均表现出了比卷积码和Turbo码较优异的性能,可作为无人机数据链系统中较好的信道编码方案。LDPC码相比卷积码与Turbo码具有更好的误码率性能,是较好的解决方案。     

某型雷达连续波电磁环境效应研究

为有效评估雷达装备在复杂电磁环境下的作战效能,以某型雷达为研究对象,研究连续波电磁干扰对雷达目标回波电平的阻塞效应。基于接收机的非线性理论,开展电磁辐照试验,试验过程中发现当干扰频偏超出一定范围后,现有试验条件不足以压制有用信号,为此采用注入与辐照相结合的方法研究雷达装备电磁敏感度特性。以雷达目标回波电平受到同等压制效果作为等效依据,从雷达接收信号角度出发,理论分析电磁辐照法和注入法的等效性,试验验证连续波电磁辐照和注入法的可行性和准确性。结果表明,在同等压制效果下,接收机接收到的辐射场强与注入场强比值均约等于1,注入法与辐照法具有良好的等效性,为研究装备电磁环境效应奠定了基础,具有一定的工程实用价值。     

MIMO在微小型无人机数据链中的应用

本文阐述了MIMO系统的分类、工作原理及运作方式。针对微小型无人机与地面站系统无线数据通信中的局限性,结合本微小型无人机无线通信的特点,设计出一种基于MIMO技术的无线数据通信系统模型。实际飞行表明,该系统与传统单输入单输出通信系统相比,覆盖范围更广,传输效率更高。     

通信装备辐照效应实验方法研究

由于近年来各种干扰事故的不断发生,通信干扰越来越受到人们的重视,由于日益复杂的电磁环境和针对军事通信装备受各种干扰的问题,通信的干扰和抗干扰问题显得越来越重要,本文介绍了通信干扰武器的发展历史,对通信干扰相关的超宽带电磁脉冲武器及电磁环境模拟技术、电磁环境效应分析方法等方面进行分析,总结加强电磁防护的规律。     

GTEM室中射频连续波对某数字电路的辐照效应

在GTEM室中用射频连续波对某导弹装备上的数字控制电路进行电磁辐照.在一定的场强下,引入的电磁骚扰未导致被监测的与非门产生错误反转时,产生控制信号的自激多谐振荡器却受到了电磁干扰,主要表现为产生的方波控制信号的占空比增大.分别研究了谐波波源频率在80,100,300 MHz和1 GHz时电路受干扰的情况,发现:多谐振荡器对频率为100MHz的连续波干扰最敏感,对80,300 MHz的干扰比较敏感,而对1 GHz的连续波干扰不敏感.在每个频点,对方波控制信号的占空比随场强的变化进行了相关性拟合,并建立了数学模型.     

无人机序列图像压缩方法研究

根据无人机的运动特点,求出序列图像之间的重叠区域,将运动序列图像转变成静态图像,然后以类EBOCOT算法完成拼接图像的压缩．压缩的实验结果显示,该方法在压缩效率和运行时间上均优于H．264等视频压缩标准,可较好地满足无人机图像的传输需求．     

基于海洋大气波导的无人机高速数据链信道模型研究

由于海水的蒸发以及风的湍流扩散作用,使得自海面向上一定高度内,大气湿度随高度递减形成大气波导,无人机在海航时其高速数据链会受到这一异常大气结构的严重影响。针对于这一问题分析了大气波导的形成机理,并运用APM模型计算了其传输损耗,该计算结果表明大气波导内能量衰减较小,致使其可以产生较强的多经分量和弥散作用。从实际雷达测量数据出发,结合大气波导的范围分布与密度分布2个方面的特点提出了弥散离散混合信道模型,给出了该模型的理论分析过程与具体实现方法。确定了延时功率分布特性为该信道的决定因素,为进一步实测信道统计特性提供了重要的理论基础。     

基于EKF的无人机飞行控制系统故障检测

无人机飞行控制系统是一种典型的多传感器闭环控制系统,其执行机构与传感器故障会严重影响系统的安全性与可靠性,针对无人机飞行控制系统故障检测问题的研究具有重要的意义.本文考虑了一类无人机闭环非线性飞行控制系统的故障检测问题,针对风扰动影响下无人机纵向非线性系统模型,设计基于扩展卡尔曼滤波器的残差产生器,并应用χ2检验对残差进行评价,实现无人机闭环控制系统的故障检测.同时,基于某型无人机Simulink仿真平台进行仿真实验.结果表明,所提出的方法能够实现空速管堵塞故障和升降舵部分失效故障的检测.     

基于激光雷达的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法

为了解决传统方法对无人机违规航行轨迹数据捕获的精度和实时性低的问题,通过激光雷达研究了一种新的无人机违规航行轨迹数据自动捕获方法。建立激光雷达信号和目标场景作用过程模型,将每束激光在目标场景表面的映射部分当成激光脚印,完成对激光束相应激光脚印的响应函数和激光雷达发射信号的时间分布函数的卷积计算,获取激光脚印相应目标区域和激光雷达信号作用后反馈的回波信号。依据反馈的回波信号建立单次成像回波峰值点轨迹分布模型,获取无人机航行轨迹数据。针对无人机实际航行轨迹和预定义航行轨迹,采用优化的修正豪斯多夫距离公式(MHD)进行轨迹数据匹配程度衡量,按照经验设定阈值,若匹配度超过阈值,则认为实际轨迹与预设定无人机航行轨迹不匹配,将相应实际轨迹当成无人机违规航行轨迹,对违规航行轨迹数据进行捕获。结果表明:所提方法可及时检测处无人机违规航迹,报警时间比其他方法时效性高;所提方法捕获的无人机违规航行轨迹数据与真实数据偏差小。可见所提方法实时性与精度均较高。     

某无人机撞网回收系统动力学仿真

以某无人机撞网回收系统为例,基于LS-DYNA软件,提出了柔性带、阻尼器等关键部件的建模方法,建立了系统有限元仿真模型,进行了不同入网位置的动力学仿真计算,并用试验验证了仿真模型的准确性.仿真和试验结果表明:本文建立的无人机撞网回收系统模型具有较好的工程适用性,提出的动力学建模仿真方法具有一定的通用性.     

面向单体异形建筑的无人机单相机实景三维建模

针对单体异形建筑的实景三维建模问题,提出一种无人机单相机建模方法,选用小型旋翼无人机和单相机作为航摄装备,建立环绕式的无人机航路,实现对单体建筑自动化的多高度、多角度三维立体观测.使用新方法和广泛使用的无人机倾斜摄影建模方法分别对同一单体异形建筑进行影像数据采集,并对数据进行处理生成实景三维模型.结果表明,新方法相对于无人机倾斜摄影建模方法,在保证建模精度不降低的前提下提升了建模效率和建模质量.     

无人飞行器双目视觉位姿估计算法改进与验证

针对无人飞行器(UAV)在未知复杂环境下的导航问题,提出一种基于双目视觉的UAV位置和姿态估计算法.利用基于非线性尺度空间的KAZE特征构建立体图像对的特征点检测与描述,用Knn算法进行特征点匹配,导出相机坐标系下特征点三维坐标,用随机抽样一致(RANSAC)算法与L-M迭代算法获得UAV姿态和位置估计值.实验验证结果表明,基于KAZE特征的UAV双目视觉位姿估计算法的准确性、实时性与可重复性好,能满足UAV实时导航要求.     

舰载战斗机/无人机编队飞行控制研究现状与展望

在未来的海上攻防作战中,舰载战斗机和舰载固定翼无人机将成为航母编队的重要组成部分,舰载战斗机/无人机编队将是未来海洋战争的重要作战形式。首先总结了近年来国内外有人/无人机编队作战相关项目,然后描述舰载机/无人机编队任务流程,总结了舰载机/无人机编队飞行控制方法,其中包括了编队集结控制、队形变换控制、队形保持控制和编队重构控制四个方面。最后对舰载机/无人机编队飞行控制技术未来发展方向进行了展望。     

基于ADRC的四旋翼无人机姿态控制研究

四旋翼无人机由于受到自身的非线性、模型的不确定性和外部突发气流等的影响,较难完成预设的飞行任务.为此,使用自抗扰控制,通过安排合理的过渡过程减少超调和设计扩张状态观测器来估计总扰动并实时补偿,并实现四旋翼无人机姿态控制.仿真结果表明:相比传统PID控制,该控制方法使得四旋翼无人机能够更好地适应自身参数的变化和应付外部气流带来的影响,具有更好的鲁棒性和抗扰性.同时验证了自抗扰控制器下的系统具有超调小、精度高、收敛速度快、抗扰能力强和鲁棒性能好等特点.     

基于无人机的大气污染物模糊控制溯源算法的仿真实现

针对无人机的大气污染物溯源问题,提出了一种基于无人机的大气污染物模糊控制溯源算法。该算法结合无人机与模糊控制的特点,根据无人机实际所处环境设计一个模糊控制器并确定模糊控制器的输入、输出变量,模仿人脑的思维构建了模糊控制规则库,从而实现了无人机对大气污染物的智能溯源。算法在MATLAB环境中进行了仿真实验,仿真结果表明了该算法的有效性和可行性,为解决大气污染物溯源问题提供了一种新的思路。     

滑波航行器的水动力试验

摘要： 设计建造了滑波航行器的原理样机--漫步者I,并在水池中进行了静水环境下阻力试验、规则波中自航试验及无约束迎浪航行试验.研究了滑波航行器静水阻力成分以及规则波波长与波幅对滑波航行器浮体升沉幅度、纵摇角度、滑波推进器推力值及无约束航行航速的影响,得到了一系列波长、波幅下各参数变化的趋势.试验结果为数值计算提供了新的研究方向,为研发大航程低碳型无人水面艇奠定了技术基础.