基于网格PRM的无人机多约束航路规划

目前,无人机航路规划技术存在约束条件少,不能满足实际飞行需求,规划效率低等不足,文章主要针对上述问题提出改进措施。首先,将航路约束条件进行分类,提出了基本约束、平台安全约束和链路载荷约束,并对约束条件建模,完善无人机航路约束模型。为了提高无人机航路规划效率,提出了网格概率地图法(grid probabilistic roadmap,GPRM),利用约束模型构建代价函数,实现无人机航路的多约束快速航路规划。GPRM的实验仿真表明,GPRM规划效率相比较传统PRM有显著提升,同时规划结果更加符合实际任务需求,证明基于GPRM的无人机航路规划具有一定的工程应用价值。

雷达目标特征数据库在雷达组网仿真上的应用

传统雷达组网仿真中,认为目标为点目标,目标的RCS(Radar Cross Section)是一个常数;实际上目标的RCS是随雷达频率、目标相对雷达姿态变化的函数。该文通过对复杂雷达目标进行电磁建模,计算其在各姿态和各频点的RCS数据,把计算结果存储在数据库中建立雷达目标特征数据库。建立了雷达组网仿真系统,系统由主控计算机、雷达目标特征数据库、若干雷达站组成。仿真结果表明:利用雷达目标特征数据库获得雷达在每个时刻观察的RCS比传统的把飞行器RCS当成常数,进行雷达组网仿真,仿真结果更接近实际的情况;通过多个雷达组成雷达网进行数据融合共同探测目标,可以大大提高雷达对目标的检测概率。

复杂电磁环境下电子系统抗干扰性能仿真平台设计

首先分析电子系统在全寿命过程中面临的电磁环境,通过对干扰模型的时域和频域的分析,形成干扰源的参数化模型,并建立起了复杂电磁环境的干扰源数据库;利用商业电磁场软件和数据库软件作为支撑软件,构建了复杂电磁环境下电子系统抗干扰性能仿真平台,利用商业电磁场软件计算复杂电磁环境对电缆、接收机等设备产生的干扰,将空间的干扰场转换成电缆、设备上的干扰电压,利用数据库技术将计算结果进行存储和管理,并留出数据接口供行为级分析软件调用;对仿真平台的信息处理流程、系统组成和各部分具体实现展开了深入研究,构建了电子系统抗干扰性能仿真平台,用于对电子设备在复杂电磁环境下的抗干扰性能仿真。

FFT-CZT技术在单天线LFMCW无线电高度表中的应用

设计了单天线线性调频连续波(LFMCW)无线电高度表系统,该系统采用矢量对消技术抵消来自环形器泄漏和天线驻波反射的信号。采用快速傅立叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)相结合的技术(称为FFT-CZT技术)对发射信号和回波信号混频后的中频信号进行频谱分析(先用FFT技术进行频谱粗分析,再用CZT技术进行频谱细分析),以解决频率分辨率与计算时间的矛盾,提高系统的测量精度和抗干扰能力。仿真分析了单天线LFMCW无线电高度表系统的工作过程。仿真分析结果表明:将FFT-CZT技术应用于单天线LFMCW无线电高度表中是可行的;与传统的模拟体制相比,系统的测量精度和抗干扰能力明显提高,系统可应用于除零高度以外的高度测量中。

基于GIS的城市电磁环境仿真平台实现

针对城市电磁环境的特点,根据各种电磁波传播模型的适用环境,选择合适的模型并加以改进,精确地计算出给定条件下的城市电磁场强度分布。通过Visual C++6.0编程并利用GIS控件在城市三维地图绘制电磁场强度分布图,实现了城市电磁环境监测系统仿真平台,为电磁污染的防护和治理提供依据和指导。

箭载共形相控阵卫星数据链通信仿真研究

利用中继星作为通信中继,在运载火箭发射的全程中火箭与中继星都视线可见,不存在遮挡,可以实现对运载火箭的不间断测控。文章对运载火箭共形相控阵卫星数据链传输过程中的自由空间衰减、大气衰减、火焰衰减、极化衰减、天线指向误差损耗、雨衰等进行了分析,并对火箭飞行过程中,S波段箭载共形相控阵卫星数据链的安全裕度进行了仿真。

运动目标RCS特性分析

运动目标相对雷达姿态角的获得是动目标雷达散射截面(RCS,Radar CrossSection)研究中的重要内容.详细阐述了动目标姿态角的定义和计算方法,以及与静止目标姿态角的区别和联系.飞行器飞行中受气流的影响,会产生各种随机抖动,将影响动目标的RCS.利用准静态的方法分析运动物体的散射,在高频条件下,RCS主要来自面元散射、边缘散射和角反射器散射等.利用一种抖动模型,详细分析了抖动对动目标RCS的影响.仿真结果表明:随着频率的增加,抖动对RCS的偏离度增加;在不同姿态下抖动对目标的RCS的影响程度不同,在某些姿态角下影响非常大.

35GHz与94GHz毫米波雷达目标特征比较

针对毫米波雷达的典型频率35 GHz和94 GHz,对雷达目标的雷达散射截面及一维距离像特征进行研究。通过计算机辅助设计技术完成目标的几何外形建模及网格剖分,利用图形电磁算法完成目标电磁散射仿真计算,得到目标的雷达散射截面及一维距离像特征。通过仿真结果及暗室测量结果比较可得,94 GHz比35 GHz会反映出更多的雷达目标散射截面细节;在同样宽带的情况下,两者反映的雷达目标散射强点分布相近,但94 GHz的强点分布更明显。

电子战跳频接收机的互调抑制设计和测试

针对跳频接收机的体制和灵敏度、动态范围、瞬时工作带宽、测频精度等设计参数,通过改变预选器组成、本振频率和本振带宽,分析接收信道的中频选取原则,以实现跳频接收机的互调抑制设计.提出在满足截获概率和虚警概率条件下,接收机跳频工作方式的单音和双音互调抑制性能测试方法.测试结果表明,跳频接收机的互调抑制设计满足通信对抗的技战术使用要求.

复杂雷达动目标建模及动态RCS分析

针对复杂雷达动目标的建模仿真及动目标雷达散射截面分析的问题,提出了一种外形建模和电磁散射计算的方法。该方法利用openGL对某型飞机进行了较为精确的外形仿真建模,运用图形电磁算法计算了静态雷达散射截面,并利用一种抖动模型计算了动目标雷达散射截面。通过将仿真结果与静态值进行比较,证明了在叠加抖振前后雷达散射截面有较大的变化。得出了结论。

地面运动目标的多UAV协同搜索方法

对地面运动目标的搜索是无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)航路规划的重要研究内容之一,受目标运动的影响,传统的垂线扫描搜索方法对速度较大的运动目标搜索能力不足。为了提升对运动目标的搜索效率,提出多无人机(multi-unmanned aerial vehicle,multi-UAV)并排回寻式搜索方法,以回寻速度与推进距离为参数构建了协同搜索数学模型,搜索效率须在搜索速率和发现概率2个指标之间权衡,通过对模型参数进行优化,得出不同应用场景下的最优搜索方案。仿真结果表明:与垂线扫描搜索法相比,在相同的发现概率下,该方法允许目标的运动速度更快;在目标运动速度相同时,目标发现概率更高。在算例的飞行条件下,目标发现概率比垂线扫描法提高约15个百分点。

一种基于图论的机场空域无人机流量控制方法

城市物流无人机机场需具有同时起降多架无人机的能力,针对中小型垂直起降无人机设计了一种单入口单出口、航路交叉、多停机坪的机场模型,提出了一种基于图论的飞行安全优先的流量控制方法。根据机场内无人机飞行状态,控制无人机进离场时间,规划出机场内飞行航路,保证无人机飞行安全。仿真结果表明:该流量控制方法可以确保无人机在机场空域内安全有序飞行;分别测试了面积不同的机场进场与进离场运行容量,在单个停机坪面积一定时,停机坪数量越多进场容量越大,但进离场容量反而越小;因此在设计机场时,在给定的机场面积情况下,需要合理规划停机坪数量。

基于蜂群测控资源智能管控的无人机区域组网技术研究

针对高频次迅捷无人机区域组网遥感应用系统采用无中心化、自主化和自治化蜂群测控系统的应用需求,解决目前国内有中心、地面组网应用测控系统中飞行任务预规划算法无法满足蜂群遥感组网的实时性需求,设计了原型验证系统,研究智能感知当前协同飞行任务分配情况,研究协同任务角色分工、节点动态多址接入、网络资源动态调整的多智能体技术,实现测控资源的动态智能管控,解决海量节点组网中的资源分配问题,为面向任务的蜂群测控资源智能管控技术研究奠定基础。

基于深度学习的无人机数据链信噪比估计算法

无人机数据链通信受到各种自然与人为的干扰,信噪比(SNR)是信道状态和通信质量的有效评估指标。为解决传统估计算法信噪比估计精度不足的问题,提出了一种卷积神经网络(CNN)与长短时记忆(LSTM)网络结合的估计模型。利用仿真与实测相结合的方式,构建了一个包含不同信噪比、调制方式、衰落信道等信息的无人机通信信号数据集;在网络训练阶段,将样本序列进行分割,对分割后的每一部分序列使用CNN-LSTM网络提取深度特征,多次训练并保存模型参数;在测试阶段,利用构建好的测试集完成对算法的验证与测试,得到信噪比估计值。实验表明,相比于传统信噪比估计算法与单一网络结构的深度学习算法,所提算法的均方误差最低,实现了对信噪比的高精度估计。

基于球形变换的无人机视频图像实时拼接方法

针对火灾态势监测等应急场景,需要通过无人机航拍获得现场的态势图,传统的基于无人机拍摄图片拼接方法通常存在时效性低的问题,而基于视频实时拼接方法,存在单应性误差积累,拼接中断的问题。设计并实现了一种基于球形变换的无人机实时视频图像拼接方法,加入球形变换后可以为大角度拼接增加全局一致性,并且仅仅计算单个单应性矩阵,保证了算法在角度鲁棒性下的拼接效率。首先,计算生成图像的加速鲁棒特征(SURF)特征描述,用匹配算法对连续图像之间的SURF特征进行匹配,然后,用随机抽样一致性算法对匹配进行筛选,根据图像之间的匹配关系,计算单应性变换矩阵,拆分单应性矩阵后计算误差校正球参数,在经过球形变换校正后利用单应性完成图像拼接,最后,进行图像融合。试验结果表明:所提的基于球形变换的视频图像拼接方法可以提高传统图像拼接的时效性(与形状保留半投影(SPHP)算法相比,平均每2张拼接时间从2345.25 ms减少到1528.6 ms,算法效率提升了34.8%)和相机角度变化下的鲁棒性,且在大角度、大视觉差的情况下仍能有着良好的表现。