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。     

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。     

高寒山地战场环境对无人机系统运用的影响及对策

本文结合高寒山地战场环境的特点,从飞行器单元、发射回收单元、数据链与指挥控制单元和维修保障防护四个方面分析高寒山地战场环境对无人机系统应用的影响,并提出了对策,为加强无人机系统在高寒山地战场的实战应用提供了参考.     

无人作战飞机数据链延时对攻击决策的影响及其补偿

数据链是无人作战飞机与地面控制系统之间的纽带,但是数据链延时会使地面操作员对战场态势的判断存在滞后和误差,从而易引起决策不当。在分析了无人作战飞机对地攻击过程中数据链延时对攻击决策影响的基础上,采用Unscented卡尔曼滤波器估计了无人机和机动目标状态,然后采用一种状态外推算法和马尔科夫加速度模型分别对二者的状态进行了预测。仿真结果表明,该方法对数据链延时具有较好的补偿作用,可以减少因数据链延时造成的不良影响。     

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.      

基于通用接口的无人机指挥控制仿真实验系统设计

通过分析无人机的主要作战模式和无人机在联合作战体制下的指挥控制相关需求,该文研究了相应的STANAG4586标准,提出了基于通用接口(数据链接口、指挥控制接口、人工控制接口)数据模型的无人机指挥控制系统仿真实验系统设计方案,给出了相应的系统目标、主要功能、组成结构和通用接口构件模型。该实验系统能够实现无人机系统指挥控制过程及相关技术的功能演示及验证,体现通用接口在无人机一体化指挥控制系统中的重要作用,在未来联合作战体制下无人机指挥控制系统关键技术的研究与教学中具有很好的应用前景。     

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.     

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...     

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。     

共平台数据链受雷达辐射干扰的机理研究

针对共平台数据链系统受高功率雷达系统辐射干扰问题,对数据链系统接收机前端低噪声放大器(LNA)的非线性效应进行了解析推导,并且对数据链系统实际数据流各节点的信号特征进行了数学分析,给出了双线性调频脉冲和双高斯脉冲两种兔耳干扰的数学模型.在以上分析基础上,对不同干扰形式下的数据链系统的误码率进行了仿真.结果表明:相同周期和脉宽的双高斯脉冲串干扰对数据链系统造成的误码率高于双线性调频脉冲串;且同种干扰下,干扰信号脉宽越大,数据链接收机非线性效应越明显,系统误码率也越高.     

基于Exata的航空数据链半实物仿真应用研究

为了更真实地仿真分析航空数据链系统性能,基于Exata仿真框架引入半实物仿真思想,结合航空数据链系统,设计开发了契合战场环境的数据链半实物仿真平台.通过分析Exata的各层模型将其与数据链系统进行模型映射,在此基础上利用实装或VC应用程序的接入,建立数据链半实物底层模型,得到上层所需要的数据,实现航空数据链系统的半实物仿真.仿真结果表明,基于Exata建立的半实物仿真平台能够高效模拟航空数据链系统以及作战场景,并对其性能进行验证,为信息化设备的技术研究提供了系统性试验平台,所建立的系统平台具有较高的可信度和较强的灵活性.     

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.     

多数据链任务分配模型及算法仿真

不同数据链所支持的消息格式有所不同,因此多数据链间相互通信时难以进行互操作。针对这一问题,提出了基于消息处理平台的多数据链系统任务分配模型。该模型通过一个消息处理平台对消息格式进行转换并分发给相应的数据链,同时在分析多数据链互操作性的几个主要度量指标的基础上,给出了数据链系统分配模型的数学表达式。然后,结合多数据链消息交换的一个典型应用,采用模拟退火粒子群算法对该模型进行求解。结果表明,在低负载和中等负载情况下,多数据链系统能够在满足互操作性指标的前提下有效地进行消息交换,而且相比于采用标准粒子群算法,模型求解的收敛速度更快,粒子的全局搜索能力更强。     

基于QualNet的数据链联合仿真应用研究

为更真实地仿真分析数据链系统性能,基于QualNet仿真框架引入联合仿真思想。提出了一种QualNet与Simulink进行联合仿真分析数据链系统的新方法。通过分析QualNet中底层模型,得出其自身模型难以满足数据链仿真精度要求的结论。在此基础上使用Simulink建立相对精确的数据链底层模型。仿真得到上层所需要的数据,实现与Simulink联合仿真数据链系统。仿真结果分析表明,该方法建立的系统模型能够较真实反映底层模型对上层协议的影响,所建立的系统模型具有较高的可信度和较强的灵活性。     

地空数据链组网的稳定性研究

研究了地空数据链稳定性的影响因素,根据系统链路各个影响因素的故障模式概率分布,衍生出确定每个节点发送和接收数据的稳定性分析方法,最后以三节点数据链系统模型为例,对其在多种状态下进行稳定性分析,得出了地空数据链的稳定性指标。     

一种无人机载雷达和通信一体化波形设计方法

为了节省现有无人机编队利用数据链周期性地通告平台位置、速度等占用的时间资源, 本文创新性地提出了一种无人机载雷达和通信一体化波形设计方法。利用一种基于分段帧结构的扩频通信波形信号,在无人机间数据通信的同时,利用帧结构分段设计,隔离出目标回波信号,然后进行雷达回波信号的处理,从而直接完成无人机编队位置感知,达到通信与雷达探测同时进行却又互不影响的目的。外场实验结果表明所设计的一体化波形可以优于0.4m的探测精度有效测量目标距离,完成目标的位置感知,节省了无人机周期位置报告的时间资源,具有较强的理论创新和应用价值。     

美军数据链作战使用培训研究

数据链的作战使用培训,应立足于作战协同与通信网络,对各级参战人员进行系统的培训。本文研究了美军数据链作战使用培训的总体架构、培训的主要对象及培训内容,并针对我军开展的数据链培训提出了相应的建议。     

一种改进的数字UQPSK载波同步方法

UQPSK载波同步方法目前广泛应用于无人机数据链中的数据传输系统中,但相关的恢复方式只针对模拟信号或者环路复杂情况时实现难度大.为此提出一种改进的数字UQPSK载波同步方法,主要使用判决反馈锁相环路结合UQPSK信号的星座图特点进行改进,该方法可以在低信噪比情况下以快速的收敛速度实现相位补偿和相位快速捕获.经仿真UQPSK载波同步的系统并分析得到,改进的UQPSK载波同步方法的误码率与理论误码率相近,其系统可靠性高.户外实地测试实验验证了其可行性.