大规模无人机集群通信定位一体化技术

大规模无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)集群通过部署大量低成本无人机,依靠协同感知、信息共享和分工协调完成各类复杂任务,具备高度的智慧性和自主性,已逐渐成为无人机集群技术未来的发展趋势。大规模无人机集群十分依赖高精度定位技术,以维持集群稳定、避免相互碰撞、实现目标指引。然而,在现有的主要导航定位方式中,微机电(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)惯性导航存在严重的累积误差,而复杂电磁环境下卫星导航易受到干扰,均难以实现高精度相对定位和长时间全局定位。针对这一问题,本文依靠通信测距技术,实现无人机集群内部高精度相对测距,修正惯导定位误差,为无人机集群在卫星导航拒止条件下执行任务提供高精度导航定位服务。本文建立了惯性导航定位模型和通信测距信号模型,构造了基于最大后验概率(Maximum A Posteriori,MAP)方法的融合定位问题,推导得到了该定位问题的克拉美-罗下界(Cramér-Rao Lower Bound,CRLB),并提出了一种基于高斯牛顿优化的全信息融合定位方法。针对长距离飞行中,测距精度远高于惯导定位精度的场景,本文提出了一种基于优超函数算法(Scaling-by-Majorizing-A-Complicated-Function,SMACOF)的高精度测距辅助定位方法,通过建立高精度相对坐标和最优变换参数估计,实现最优位置估计,并分析了该方法的性能改进程度。最后,通过数值仿真验证本文所提出的方法能够将融合后的定位标准差降低至惯导定位标准差的√2/N,能够渐进达到CRLB性能。

空地协同通信定位一体化无人机应急部署优化

为探索复用一架无人机(UAV,unmanned aerial vehicle)同时用作空中基站和锚点辅助地面网络,构建空地协同通信定位一体化的新型应急网络方案。研究聚焦于网络中无人机位置部署优化问题,重点解决一体化部署中通信与定位性能的冲突难题。首先使用D-最优准则替代传统的克拉美劳下界(CRLB,Cramer-Rao lower bound)作为定位精度指标,建模了多用户定位精度和通信速率约束下最大化网络吞吐量的无人机三维部署优化问题。推导了满足地面用户定位精度约束条件的无人机可部署区域的闭合表达式,证明了该区域是以目标用户为顶点的标准二阶锥,从而将定位精度约束条件转化为易于分析处理的凸约束条件,并提出了高效的无人机三维部署优化方法。进而利用城市三维地图辅助无人机部署,解决了空地信道建模不精准导致的通信与定位性能保障差的问题。所提无人机部署方法在理论上便于求解最优部署位置,并且在空间上具有直观的几何特性,适合在应急场景下快速部署空地协同网络,精准保障满足地面用户的通信与定位性能需求。

不同通信定位方式下AUV编队智能控制方法综述

综述了国内外自主水下航行器(AUV)在光学和声学2种不同通信定位方式下的编队智能控制方法。首先,归纳了AUV编队的基础模型,这些模型是考虑通信定位约束时智能控制方法设计的基础。其次,针对光学与声学2种通信定位方式,归纳了考虑通信定位约束时的技术难点和智能控制方法,并对研究成果进行了总结。最后,对AUV编队智能控制的发展趋势进行了分析和探讨。可为AUV编队智能控制方法的设计提供参考,对AUV编队的理论研究和工程化应用具有借鉴意义。

基于可见光的通信定位一体化技术研究

可见光无线技术通过可见光传递信息,利用发光二极管(LED)光源在照明的同时实现通信和定位。可见光通信定位一体化(VLCP)技术是未来大规模物联网(IoT)应用的关键支撑技术之一。采用正交频分复用(OFDM)技术可将不同的频谱资源分别分配给可见光通信(VLC)和可见光定位(VLP)系统,同时实现通信和定位功能。资源分配是提升VLCP系统效率、拓展VLCP系统适用范围的关键所在。提出了一种基于误差矢量幅度(EVM)的新型资源分配方法,利用EVM分配VLCP系统中用于定位和通信的子载波,依据信道参数动态调整通信与定位性能,保证系统服务质量(QoS),提升系统信道利用率。实验结果表明,在1.5 m×1.5 m×1.5 m的室内环境下,提出的资源分配算法比固定资源分配算法至少可提高19.5%的信道利用率,在与采用信噪比(SNR)进行资源分配的算法性能相当的前提下,可大大节省系统资源,易于实际应用。

高精度定位新范式:通信定位一体化技术及应用

随着自动驾驶、智能工厂和增强现实等新型业务的迅速发展,新一代移动通信系统(6G)对高精度定位的需求日益迫切。为满足6G智能感知应用厘米级定位精度的需求,通信定位一体化技术作为一种高精度定位新范式被重点研究。首先回顾了无线定位的定义和分类、基础定位方法以及性能衡量指标。随后,简要概述了6G通信定位一体化的背景和定义。进一步地,深入讨论了通信定位一体化关键技术及6G典型业务场景,重点关注相较于传统蜂窝网络定位,6G通信定位一体化关键技术所独有的优势与挑战。在此基础上,对6G通信定位一体化的未来研究方向进行了展望。

基于可见光和射频融合的通信定位一体化系统

针对在可见光和射频融合网络中,传统的基于接收信号强度的用户切换方案未考虑用户切换错误率的问题,提出了基于位置的用户切换方案。具体地,设计并实现了一套基于低成本物联网芯片ESP32的可见光−射频融合的通信定位一体化系统,该系统使用可见光通信下行数据、Wi-Fi上行数据。设计了基于时−频复用的通信定位一体化框架,使用神经网络估计用户的位置,用户根据估计的位置完成切换。在通信方面,系统的吞吐量最高可达35 kbit/s;在定位方面,系统的定位精度可达2.8 cm,比传统系统的定位精度提升了33%。与基于接收信号强度的切换方案相比,所提方案的用户切换错误率降低了4%。

圆天线阵时空调制扩频通信定位系统设计与仿真

针对通信定位综合一体化的趋势和未来移动通信发展的需要 .提出了一种新颖的四相时空调制扩频技术 ,设计了一种利用 36元均匀间隔圆阵天线发射的通信定位综合化系统 .由于巧妙地利用了沃尔氏序列与其交替倒相序列正交的特性 ,接收机相当简单 ,而误码性仍与直接序列扩频PSK接近 .给出了信号的编码、调制、发射、解扩和方位角估计等关键技术的解决方案 。

一种新型八相时空调制扩频通信定位综合系统

为了在通信的同时测定用户位置 ,提出了一种新颖的八相时空调制扩频技术 ,它利用含有方位信息的八相信号状态 ,实现直接序列扩频时空调制 .调制信号的频谱和通信能力与扩频 QPSK相同 ,但可以测得接收机方位 ,更适于通信定位综合系统 .文中巧妙地利用了正交矩阵、沃尔氏序列与其交替倒相序列正交的特性 ,解决了信号的编码、调制、发射、解扩、载波提取和方位角估计等关键技术问题 ,分析了误码和测角性能 .

一种新颖的四进制八相时空调制通信定位综合化系统

针对通信定位综合一体化的趋势和未来移动通信发展的需要 ,本文提出了一种新颖的四进制八相时空调制技术 ,设计了一种利用 36元均匀间隔圆阵天线发射的通信定位综合化系统 .该系统除具有QPSK的通信能力外 ,还能测定用户方位 ,具有抗多径的潜力 .文中给出了信号空间的编码、时间域和空间域调制、多天线发射、通信信息的差分相干检测、方位角差分相干估计等关键技术的解决方案 ,分析了高斯噪声下的误比特率和测角精度 .

一种新颖的四天线时空调制通信定位综合化系统

针对通信定位综合一体化的趋势和未来移动通信发展的需要 ,提出了一种新颖的四天线时空调制技术 ,设计了一种差分编码非正交四相时空调制通信定位综合化系统。该系统除具有PSK的通信能力外 ,还能测定用户方位 ,具有抗多径的潜力。最后给出了信号的调制编码、接收机的解调与载波恢复、方位角估计等关键问题的解决方案 。

可见光通信定位集成系统仿真研究

为了提升可见光通信(VLC)定位系统的频谱和功率利用率,文章提出了一种基于非对称限幅和直流偏置的光正交频分复用(ADO-OFDM)的VLC定位集成系统。该通信定位集成系统具有比基于非对称限幅的光正交频分复用(ACO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的频谱利用率和比基于加直流偏置的光正交频分复用(DCO-OFDM)的VLC定位集成系统更高的功率利用率。同时,文章还提出了一种差分修正定位算法,所提算法较于传统的三边定位算法其具有更高的定位精度。

水下综合通信定位识别一体化技术研究

目前,我国在潜艇、无人潜航器等水下平台的信息保障能力较弱,急需提升潜艇、无人潜航器等水下作战平台的作战威力、生存能力和作战灵活性,实现水下作战平台间及水下平台与水面作战平台间协同作战能力。本文对国外水下通信网络的发展情况进行了研究,对水下综合通信定位识别一体化技术的发展趋势提出了设想。

通信定位系统中定位解算

伪码测距的高动态目标定位是基于直序扩频系统的到达时间(TOA)测量原理,为满足高动态用户的需求,根据一定实测经验数据,建立基于高度的大气层延迟模型,再结合定位接收机与地面引导站的仰角进行伪距的大气层误差修正,提出基于DSP的伪距定位解算实现方法,结果表明该方法在定位解算速度以及定位接收机小型化方面将会有良好应用前景和社会效益。

应用于智能浮标的卫星通信定位系统设计

智能浮标是一种集剖面探测漂流Argo浮标和水下滑翔器Glider功能于一身的浮动观测平台,在不同工作模式切换下可以完成长时间大范围的纵向剖面测量、水平面的横向局部测量等多重任务。其中浮标的精确定位,以及浮标与岸站控制系统的双向数据传输功能是实现浮标“智能化”的关键。提出了一种基于铱星RF9523RG终端的卫星通信定位系统,能够实现智能浮标的快速定位、精密授时、全球稳定的双向数据通信等功能;同时针对海面复杂的信道环境引起信号不稳定导致数据丢包问题,提出面向海洋复杂环境的通信协议,实现了海面上高可靠的数据传输。经试验证明:该卫星通信定位系统能够实现大数据量实时数据通信、通信高可靠性,此系统的设计为深海浮标及其他无人探测设备提供了一种远程监测与数据传输的可行方案。

基于北斗卫星通信定位的战斗机队形指挥控制系统设计

目前设计的战斗机队形指挥控制系统数据匹配度低,指挥性能较差;为了解决上述问题,基于北斗卫星通信定位设计了一种新的战斗机队形指挥控制系统,对系统的硬件和软件进行优化设计;硬件主要由定位器、指挥器、信号接收器和监控器组成,选用HD-38型号的定位器,提高定位精度,采用HD-72X型号的指挥器,增强系统的整体指挥模式,同时在信号接收器上设置单频、双频、三频3个模式,利用UPS续航电源对系统进行供电,从而提高系统的储电能力;通过控制战斗机的队形变换、队形保持以及队形控制来完成战斗机队形指挥控制;实验结果表明,基于北斗卫星通信定位的战斗机队形指挥控制系统能够有效提高系统的数据匹配度,提升战斗机队形指挥控制效率,增强指挥性能。

物联网汽车通信定位技术

物联网通信定位技术是建立在物联网的基础上的传统定位技术的改革与创新,可以说该技术的出现标志着人类社会在网络通信技术中的又一次成功的跨越。从互联网到物联网,从全球定位技术到通信定位技术,物联网通信定位技术不仅成功的融合了目前社会上的两大尖端科技力量,同时也为现代社会的和谐安定奠定了更坚实的基础。

无线通信定位一体化进展及其在煤矿井下应用分析

无线通信定位一体化(ILWC)是一种基于硬件资源及软件信息共享以实现定位与通信功能协同的新型信息技术。通过简述无线通信技术和定位技术的研究进展,揭示了ILWC技术是无线通信系统承载业务拓展的必然结果。给出了不同研究对于ILWC技术的定义和内涵,明确了ILWC核心思想为“硬件集成,软件共享”,按照设备复用和深度融合2个阶段综述了ILWC技术的研究进展。结合煤矿井下场景的特殊性,提出了煤矿井下ILWC概念:基于时间、空间、频谱、计算等资源共享,具有场景自动感知和资源动态自适应分配机制的通信功能和定位功能融合技术。对煤矿井下ILWC在大巷、中央变电所、井底车场、采煤工作面等场景的适应性进行了讨论,指出井下ILWC面临的挑战是煤矿井下无线信道复杂性、基站部署不均衡性、井下复杂场景精准判别。

面向无人集群的通信定位一体化方法研究

针对无人集群协同作战通信/定位的集约化设计需求,提出了一种单载波频域均衡(SCFDE)与直接序列扩频(DSSS)技术有机结合的通信定位一体化波形。一方面,利用SCFDE中频域均衡易于克服频率选择性衰落且便于与DSSS结合的优势,使系统具有良好的适应复杂场景的通信能力;另一方面,利用恒包络零自相关导频序列的优良自相关和互相关特性,将其作为导频序列并计算与本地导频符号的循环移位相关,检测相关峰值即可实现整数符号周期信号到达时间估计。同时,结合用于信道估计的导频序列,构建差分延时相关模型,有效解决了小数采样周期信号到达时间估计问题,实现了高精度的信号到达时间估计。

毫米波通信定位一体化自组网资源分配技术

毫米波通信链路具有低延迟、高速率和高定向性的特点,能够实现高速率自组网通信和高精度节点定位。在通信定位一体化背景下,研究了毫米波自组网中的多用户资源分配问题。系统采用基于正交频分多址(OFDMA)的多用户通信定位一体化框架,推导了基于位置估计误差界(PEB)和方位估计误差界(OEB)的多用户定位性能准则和基于数据速率的通信准则,建立了时域和频域的资源分配优化问题模型,在保障链路通信速率的前提下,最优化用户的定位性能指标。为了求解上述混合整数非线性规划问题,引入广义Benders分解算法,将优化问题分解为主问题和子问题进行迭代求解,得到有效的资源分配结果,最后通过仿真验证了资源分配对定位与通信性能的影响以及算法的有效性。

基于通信定位系统用模块的可靠性预计计算研究

随着经济的发展以及科学技术水平的提高,人们逐渐认识到电子产品可靠性设计对产品质量的重要性,可靠性也是以高可靠要求著称的军工类产品最重要的一个考核指标,而可靠性预计计算是设计中可靠性定量分析的重要步骤,文章重点介绍了军工类电子产品可靠性预计计算的目的、可靠性预计的常用方法,以及可靠性预计的流程,最后结合项目案例介绍可靠性预计的方法及可靠性预计对产品可靠性设计的作用。