空地协同通信感知一体化系统的轨迹与资源分配联合优化

该文研究空地协同通信感知一体化系统,其中无人车(UGV)基站和无人机(UAV)中继集群组成空地协同网络,为用户提供通信服务,同时对目标区域进行探测感知。在更加准确的莱斯衰落信道模型下,研究联合优化无人机集群的通信感知关联、发射功率和飞行轨迹以及无人车基站的发射功率和行进轨迹,在目标区域感知频率和有效感知功率阈值的约束下,最大化用户最小平均通信速率。为了解决变量高度耦合且非凸的整数优化问题,首先利用块坐标下降法将原问题分解成4个子问题;接着引入松弛变量并将整数约束转化为惩罚项,然后证明莱斯信道下的有效感知功率是关于轨迹变量和松弛变量凸复合函数的联合凸函数;再利用连续凸优化法处理非凸项,并提出一种双层迭代算法高效求解次优解。仿真结果表明,与几种基准方案相比,所提优化算法在相同感知性能下,提高了用户最小平均通信速率,更好地实现了通信与感知性能之间的权衡,并具有良好的收敛性。

空地协同场景下具有隐私保护的高效异构认证方案

在空地协同场景下车辆与无人机频繁通信存在异构认证效率低、隐私容易泄露、计算开销较大等问题,为此提出高效的异构认证方案.设计基于Schnorr签名和物理不可克隆函数的高效异构认证协议以抵抗克隆攻击、物理攻击和重放攻击等安全威胁;设计基于模糊提取器和身份令牌的车辆假名生成方法,在保护用户隐私的同时准确追溯恶意车辆的身份信息,实现有条件的隐私保护;设计基于密钥共享的切换认证协议,减少认证过程中的计算量,降低认证过程中无人机的能量消耗.实验结果表明,所提方案有效提高了车辆与无人机认证效率,与现有方案相比,平均降低了54.8%的计算开销.

城市空地更新为绿色基础设施的潜力评估

【目的】绿色基础设施(green infrastructure, GI)更新是解决收缩城市空地问题的有效手段,对城市生态系统有功能融合与结构调整的作用。【方法】从功能与结构视角,评估黑龙江省鹤岗市中心城区空地的生态系统服务供给能力和景观连通性,通过多因子叠加分析法评估城市空地更新为GI的潜力。【结果】鹤岗市中心城区生态系统服务供给能力较强的空地占比26.47%,景观连通性较强的空地占比16.26%,整体更新潜力不高,具有较高更新潜力的空地仅占22.19%,主要为面积较大的空地。【结论】通过构建城市空地更新为GI的潜力评估体系,提出了增加式、合并式、插入式与预留式空地更新模式,以及收缩城市空置用地更新的针对性规划策略,可为收缩城市空地再利用的规划实践与GI格局优化提供依据。

协同空地数据的城市森林冠层结构预测物种多样性潜势研究——以哈尔滨市为例

本研究基于“空地”数据联岛的城市森林结构多样性监测技术,准确估算了林分尺度结构多样性参数,量化了森林高度、覆盖与开放度、外部与内部异质性特征,探讨了其对物种多样性的预测能力。结果表明:①覆盖与开放度、内部和外部异质性特征对物种多样性具有较高的预测能力(0.07<R^(2)<0.47);②结合所有结构多样性指标的模型对物种丰富度的预测能力更优(R^(2)=0.58,ΔAIC=0),仅包括覆盖与开放度指标的模型对香浓多样性指数(Shannonwiener)的预测能力更优(R^(2)=0.40,ΔAIC=0),仅包括外部异质性指标的模型对辛普森指数(Simpson)的预测能力更优(R^(2)=0.49,ΔAIC=0);③不同物种丰富度水平显著影响结构多样性参数与Shannon-wiener和Simpson的动态相关程度与相关关系,结构多样性特征联合调优的参数组合(GFP+VCI+Entropy)对预测物种多样性具有较好的潜力(0.48<R^(2)<0.56)。研究基于结构多样性空地监测推进森林生态系统正向演替的知识决策,为有效提升城市森林物种多样性提供科学依据。

2023年国外空地导弹发展动态研究

2023年,世界军事强国大力投资并积极推动空地导弹的研发和实战化应用。本文对国外典型空地导弹的最新发展动态进行了总结,如美国的AGM-158联合空面防区外导弹(JASSM)、防区内攻击武器(SiAW)、AGM-183A高超声速导弹、AGM-182A高超声速攻击巡航导弹(HACM),英国的“矛”(SPEAR)导弹,俄罗斯的Kh-38多用途导弹、“匕首”高超声速导弹,以色列的“破冰者”(Ice Breaker)导弹等。同时对国外空地导弹的体系化协同作战、低成本系列化发展、电磁作战能力、高超声速领域激烈的竞争态势、打造数字工程生态系统等发展特点进行了总结和分析。

空地一体遥感技术在轨道交通安全保护区巡查中的应用

随着城市轨道交通建设的不断发展,轨道交通沿线安全保护区巡查工作的范围越来越大,内容越来越多,区域内的情况越来越复杂。针对存在的问题,本文构建了一套空地一体的遥感综合监测体系,在巡查工作中引入航空摄影测量、低空无人机监测、车载全景扫描、定点实时监控等多种遥感监测技术及DSM差分计算、深度学习智能识别等多种数据处理技术,并以上海为例开展应用实践。结果表明,本文方法具有可行性,对建立全覆盖、高频次、智能化的巡查模式有参考借鉴价值。

基于警用无人机运作的空地协同警务模式研究

警用无人机已成为公安机关开展“情报获取、指挥决策、行动处置”的重要手段,如何基于警用无人机运作实现空地可持续协同运作是“情指行”一体化作战效用提升的关键。针对当前空地协同运作中存在资源建设有限、协作保障不足、事权博弈内耗等问题,可在梳理协作目标制定合理性与协作机制运行有效性的应用逻辑基础上,建构空地协同警务模式可持续运行的优化方案。通过实现空地资源对等性、价值互认度、机制合理性,使警用无人机在场景化应用向协作性转变过程中,切实发挥空地协同的优势与效力,进一步构筑并完善立体化、信息化社会治安防控体系建设。

空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法

针对多无人机在协同编队飞行过程中通信信息利用率低,导致无人机轨迹规划效果差、效率低等问题,本文提出了一种空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法。利用A*算法改进一致性算法,对多个共同飞行的无人机实行任务分配,通过改进的一致性算法实行轨迹规划。根据无人机航向角、飞行高度和速度等信息,对无人机进行编队控制,实现多无人机飞行协同控制。实验结果表明:所提方法避障效果较优,适用于各类对多无人机控制精度要求较高的工作。

空地一体通信网络构筑低空经济底座

低空经济是一种以低空飞行活动为牵引的新兴综合经济形态。首先,研究了低空经济的行业驱动力,包括市场、技术、政策和监管4个方面;其次,研究了国内外标准化组织在低空领域的研究进展;最后,针对空地一体组网中面临的技术挑战,提出了3种可规模商用的空地一体组网方案,分别为单载波空地异频方案、双载波空地异频方案和双载波空地同频方案,为低空通信网络的发展提供了多种选择和可能性。

流域水政执法天空地协同关键技术与应用

任务来源:黄河下游河道清障遥感监测信息系统、黄河下游陶城铺至河口河道遥感监测、黄河上中游水政监察基础设施建设项目(一期)、黄河下游水政监察基础设施建设项目(一期)、黄委水政监察基础设施建设(二期)。任务书编号:黄规计〔2009〕123号、黄规计〔2013〕28号、水规计〔2014〕151号、水规计〔2014〕148号、水规计〔2017〕380号。执行期限:2009年至今。牵头单位:黄河水利委员会信息中心。项目负责人:齐予海。

基于避障路径规划的无人直升机空地跟踪控制

针对无人直升机(Unmanned Aerial Helicopter,UAH)在空地协同跟踪过程中的避障和控制问题,提出了新型路径避障规划和跟踪控制设计方法。针对不确定性的线性UAH模型,通过对UAH警示范围内二维环境信息进行处理判断,借助摸墙算法(Wall-Following Algorithm)提出合适的避障策略,计算避障路径的行进角度以及能够弥补绕行距离的跟踪速度;将所得避障方法拓展至三维环境中,根据水平和垂直方向上的障碍物信息确定UAH飞行角度,从而减小由避障环节所带来的绕行距离;在上述避障算法的基础上,引入人工神经网络(Approximate Nearest Neighbor,ANN)估计模型不确定项,进而结合前馈补偿与最优控制等技术建立了跟踪控制设计方案。仿真结果表明,所提避障策略和控制算法有效。

无人机空地网络研究综述

无人机具有快速部署、成本低廉等优势.无人机空地网络通过将基站设备部署至升空无人机平台,能从空中快速构建对地覆盖网络,因而在应急救灾、偏远覆盖、智能交通、智慧城市等方面具有广阔的应用前景,近年来受到广泛关注.面向无人机空地网络应用场景,结合无人机的机动、组网、载荷等特点,围绕无人机空地网络覆盖性能提升、无人机空地网络通感算一体化设计、智能反射面技术辅助的无人机空地网络、鲁棒无人机空地网络四个维度,从网络场景、关键技术挑战、性能优化控制方法等几方面梳理无人机空地网络的研究现状,并探索优化提升无人机空地网络性能的未来研究方向.

基于空地数据融合构建高精度古建筑模型

保护和传承古建筑是目前的热点研究问题之一,构建古建筑的实景模型是文物保护的基础和前提。近些年发展起来的基于人工、倾斜摄影测量、三维激光扫描等技术构建的三维模型,在古建筑建模上均存在诸多局限。文章提出使用倾斜摄影和三维激光扫描数据融合的方式,实现精细化的三维模型重建,为获得低成本、高效率、高质量的精细化古建筑模型提供相应理论与技术指导。

密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。

空地一体化网络服务连续性保障的低功耗通信与控制联合优化方法

空地一体化网络(AGIN)充分利用了空中基站(ABSs)灵活部署的特点,为热点地区提供了按需覆盖与高质量服务。然而,空中基站的高动态性使得网络的服务连续性难以保障。而且,空中基站能量受限,提升服务连续性和降低功耗通常又对应不同的飞行动作,因此,低功耗的服务连续性保障尤为困难。针对上述问题,该文基于联邦深度强化学习(FDRL)提出了一种面向低功耗服务连续性保障的通信与控制联合优化方法。所提方法通过联合优化空中基站的移动控制、用户关联和功率分配来保障网络服务的连续性。针对空中基站的高动态性,通过在所提方法中设计了环境状态经验池来利用信道的时空相关性,并在奖励函数中引入速率方差来保障网络服务连续性。考虑到不同飞行动作的功耗差异,所提方法通过优化空中基站的飞行动作来降低网络功耗。仿真结果说明,该文所提算法在满足用户速率需求和速率方差需求的前提下,能够减小网络功耗,并且所提联邦深度强化学习的性能接近中心式强化学习的性能。

从规则驱动到群智涌现:多机器人空地协同研究综述

多机器人空地协同系统作为一种在搜索救援、自主探索等领域具有广泛应用前景的异构机器人协作系统,近年来受到研究者的高度关注.针对限制空地协同系统自治性能的低智能性、弱自主性挑战,如何增强个体智能、提高群体协同自主性是加快空地系统应用落地亟需解决的关键问题.近年来,随着以深度学习、群体智能为代表的人工智能(Artificial intelligence,AI)算法在感知、决策等领域的不断发展,将其应用于空地协同系统成为了当前的研究热点.基于空地协同的自主化程度,总结从规则驱动到群智涌现不同协作水平下的空地协同工作,强调通过增强个体智能涌现群体智慧.同时,构建并拓宽空地协同群智系统的概念及要素,阐述其自组织、自适应、自学习与持续演化的群智特性.最后,通过列举空地协同代表性应用场景,总结空地协同所面临的挑战,并展望未来方向.

面向动态目标搜索与打击的空地协同自主任务分配方法

面向复杂城市环境中的运动目标搜索与打击任务,单域无人平台受视野范围和运动能力等限制,易出现目标遗漏和任务完成率低的问题。针对这些问题,提出一种面向动态目标搜索与打击的空地协同自主任务分配方法,通过结合无人机视野范围广以及无人车机动性强的特点,提升空地无人系统的任务执行效率和区域覆盖率。一方面,针对未知运动目标,提出一种基于数字信息素的目标搜索模型,以平台协同收益和区域覆盖率为优化指标,保证在尽可能短的时间周期内发现区域中的所有目标。另一方面,面向动态到达的打击任务,构建基于可行路径规划的任务分配模型,以平台能耗和任务完成时间为目标函数,在保证任务完成率的同时,提高空地协同系统的资源利用率。与现有方法相比,所提方法能够在最短的时间内发现所有目标,区域覆盖率达到55%以上,且资源利用率为84.4%。实验结果表明,所提方法具备较好的目标搜索和任务执行能力。

武汉市空地一体化急救体系构建与实践

目的 本文旨在介绍武汉市空地一体化急救体系的建设背景、实施过程及其成果,并深入分析其运作机制和成功经验,为其他城市急救体系的构建提供参考和启示。方法 通过项目论证与规划、组织结构与制度建设、救援实践与效果评估等方法,构建并完善了空地一体化急救体系。武汉市成功建立了空地一体化急救站,实现了直升机航空医疗救护的常态化运行,并通过实践不断优化急救服务的效率和质量。结果 实践证明,该体系在提升救援效率、扩大服务范围、提高救治成功率等方面发挥了显著作用。武汉亚心总医院空地一体化急救站已完成200多例直升机航空医疗救护转运,展现了高效与专业的救援能力。结论 研究成果为武汉市乃至全国其他城市的急救体系建设提供了实证支持,为推动我国急救医疗服务体系的现代化、高效化发展提供了宝贵的经验和启示。

模糊积分决策级融合的空地协同目标识别研究

针对单独使用无人机或无人车对目标区域侦察识别效率低、虚警率高等局限性问题,分析了多种决策级信息融合的方法,提出了基于模糊积分改进的决策级空地信息融合目标识别方法,将空地协同探测的目标类型、位置、威胁度、毁伤程度等信息进行融合识别并输出。仿真结果表明,该算法有效完善了目标信息,提高了目标特征信息识别准确性,降低了虚警率。

空地光电装备协同智能化目标感知技术及发展

对国内外典型空地光电装备发展情况进行阐述和特点分析,从基于空地光电装备协同的目标检测、图像配准和目标定位3个方面分别介绍相关技术与核心算法。对未来空地光电装备协同目标感知技术的发展趋势和存在问题进行分析,并展望目标感知研究领域的未来发展前景。在人工智能和无人平台快速发展的背景下,基于光电装备的视觉感知目标检测和定位技术取得长足进步,空地光电装备作为重要载荷,利用有人、无人的空中和地面等多域移动平台对目标进行协同识别与跟踪,进而对目标行为趋势进行预测,能够大幅提高复杂环境下的目标感知能力,对维护国防安全具有重要研究意义和应用价值。