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.      

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.      

新型系统级无人机电磁兼容测试法

分析了实际电磁环境对无人机的影响,综合实际飞行环境中各种地面发射机的辐射以及场地电磁环境的测试数据,得到在0.1～8 000 MHz频段中,对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值为60～200 V/m.根据无人机存在辐射干扰和传导干扰的共性特征,将不同频段下传导干扰与辐射干扰进行结合分析,得到无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1～2 000 MHz频段中为60～100 dB·μV/m.由此提出可实际操作的无人机电磁兼容测试法,详细描述了各项目的测试手段、所用仪器和极限值.依照军用飞机雷电防护鉴定试验法GJB 3567-99,在实际飞行场地中采用410 A敏感度测试系统进行测试,结果显示该无人机各机载设备工作正常,未出现设备失灵或降级情况.     

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.     

基于ARM的小型电视引导察打一体无人机任务控制系统设计与实现

 设计了基于ARM的小型电视引导察打一体无人机任务控制系统.该系统基于Philips的LPC2138 AMR7和USOS II嵌入式实时操作系统,作为无人机的中心控制系统完成与4个分系统之间的实时数据交换和数据解算工作.系统通过与数据链电台的接口实现与地面站的数据交换;通过与飞行控制系统的接口实现目标锁定后的飞行轨迹控制;通过与电视跟踪系统的接口实现目标的跟踪与锁定;通过与云台和摄像头的接口实现电视跟踪分系统的控制.系统对各分系统的数据收发稳定可靠,转发的数据误码率低于0.1%;对于云台的转动控制快速、准确、稳定;发送给飞控系统的轨迹偏差控制角准确.该系统已完成工程样机的研制,并成功完成多次试飞和模拟打击实验,为大型察打一体无人机的研制提供参考.     

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。     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

质量控制管理在无人机电磁兼容性设计中的应用

制定了无人机电磁兼容性质量控制管理、管理措施以及控制计划.并提出了质量控制管理下进行无人机电磁兼容性组织管理、设计管理和电磁兼容性测试的方法,以及判断无人机系统是否兼容的总体公式和频谱分配的方法.实际测试结果表明,该方法的准确率在90%以上.根据多次测试的结果,统计得出了尤人机应满足的系统级电磁兼容指标,得到对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值在0.1～8×103MHz频段中为60～200 V/m,无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1～2×103 MHz频段中为60～100 dB·μV/m.该质量控制管理方法已经应用于某型无人机的电磁兼容性设计中,依照GJB3567-99以及在实际飞行场地中采用410A敏感度测试系统进行测试,结果显示:该无人机各机载设备工作正常,未出现设备失灵或降级情况,说明该质量控制管理方法足有效的.     

适用于无人机超低空飞行的脉冲激光测高系统

为了确保无人机超低空飞行时的精确定位和进入机场时的安全着陆,研制了一种重量轻、功耗低、快速精确的脉冲激光测高仪。系统基于脉冲激光测距原理,利用连续波脉冲测距方法精度高、测速快的特点,集成信号处理、计算机控制仿真、虚拟样机、精密机械、精密光学等先进技术,采用红外半导体激光器、专用激光测距传感器模块、高速A／D转换模块和高性能的单片机处理控制芯片等器件最终完成了样机的设计和研制。在实验阶段为了避免计算机建模仿真的复杂性和不准确性,灵活运用半实物仿真技术对整机进行模拟和测量,实验测试结果表明,样机的各项技术性能指标均符合无人机测高系统的使用要求,可以满足无人机在一般环境下超低空飞行的精确定位和安全着陆。     

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。     

一种新的多链路轮询方案

为了改善无人机数据链(unmanned aerial vehicle data link,UAV-DL)的吞吐量和平均时延,结合UAV的Markov飞行状态、Gilbert-Elliot信道模型和不同分组网络的优先级,提出了一种基于Gilbert-Elliot信道的UAV数据链多链路轮询策略.该策略以链路信道状态和不同...     

无人机飞控系统稳定性分析研究

该文以X-48无人机稳定性飞行试验为例,介绍无人机飞控系统稳定性分析试验方法。提出在舵机控制器前加入激励信号,通过激励的飞机响应计算出传递函数,进而进行稳定性分析的方法。并利用我院独有的无人机验证平台系统对该方法进行仿真验证。仿真验证结果表明,无人机飞控系统稳定性分析试验具有工程可实施性,可作为未来我国进行该项试验的参考依据。     

一种基于GDL90的ADS-B机载设备的研究

本论述系统研究了一种基于GARMIN公司的GDL90的ADS-B系统。ADS-B技术已在世界民用航空得到了广泛的应用;ADS-B利用空-地、空-空通信数据链完成交通监视和信息传递,使空中交通监视和飞行变得更加得心应手;飞机接收GPS信号,确定飞机的精确位置;GDL90通过数据链形式,控制飞机定期的广播位置信息及自身飞行信息;中国民用航空飞行学院通过对ADS-B系统的应用,极大地加强了学院飞行训练的安全性,提高了飞行效率,为飞行的监视提供了强有力的手段。     

大型无人机在复杂环境下电力巡检研究

为适应复杂飞行环境,实现远距离、长航时的电网输电线路无人机巡检,该文提出大型无人机电力巡检系统,以Z-5大型无人直升机为飞行平台,搭载中继数据链系统、任务吊舱系统、三维地面站测控导航系统、飞行避障系统、缺陷故障智能诊断系统,使系统具备无人机系统自主起降、三维程控飞行、超视距测控、预警避障、可见光／红外／紫外巡视以及电网设备健康状况诊断评估等多项实用化功能。该系统能够适应有山区、河流等多种复杂地形气候环境的输电线路巡检和防灾减灾应用,并具有远距离、精细化、安全可靠的突出特点,可切实提高电网线路巡检的效率和安全性。该系统已经在福建省投入实用化应用,应用效果良好。     

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。     

无人机身份识别系统设计

搭建了一个无人机身份识别系统.采用改进的四叉树防碰撞算法提高RFID识别效率,考虑识别多架无人机时容易漏读或者误读数据的情况,通过优化处理无人机身份标签,保证无人机在合法区域飞行.此系统可与监控主站配合,提高无人机空中管制效率,实现重点区域保护.仿真试验结果显示,本系统在识别范围内具有高识别效率与识别速度.     

无人靶机及其自主控制技术发展

 靶机是一种用于模拟空中机动目标的军用飞行器,在对空武器的研制、检验及部队的战训等方面具有非常重要的作用。经过近半个世纪的发展,中国已研制开发了覆盖低空、低速到高空、高速的各型靶机,在靶机总体及其飞行控制技术等领域取得了显著的进步。本文系统回顾了无人靶机及其控制技术的发展历程,深入分析了靶机的类型、自主控制的主要内容,并对新一代靶机总体及飞行控制的发展趋势进行展望。     

基于PIC单片机的数字化罗盘系统

在无人机的飞行控制中,飞行航向是重要的控制参数.基于PIC单片机研制的电子罗盘,采用磁阻传感器对地球磁场信号进行采集转换,用软件滤波兼顾了数据稳定性和频率响应,加入倾角补偿,并结合飞控系统设计了通信接口.此套设备具有低功耗,高灵敏度,响应速度快,尺寸小,可靠性高等特点,能够满足无人机的使用.     

巨烈磁暴对全球GNSS观测信号的影响

介绍了一种GNSS L₁和L₂信号及测距码失锁率统计计算方法,并考察了不同卫星高度角对失锁率计算结果的影响.利用全球GNSS观测数据,分析了第23太阳活动周发生的两次巨烈磁暴期间GNSS观测信号的质量.结果表明:巨烈磁暴发生期间GNSS L₁和L₂信号及P₁和P₂码失锁率较平静日均显著增加,信号失锁主要发生在磁暴主相及恢复相前期.L₂失锁率明显高于L₁且失锁持续时间更长,表明L₂比L₁更易受到磁暴影响.GNSS 信号失锁率与磁暴指数SYM-H的高相关性表明信号失锁率的异常增加由巨烈磁暴所驱动.研究成果可为我国北斗卫星导航系统全球信号质量评估提供方法支持.