Channel Modeling and Performance Analysis for UAV Relay Systems

In this paper, a multi-hop relay channel model based on unmanned aerial vehicles(UAVs) is established by taking into account of the propagation loss, shadowing, and multi-path fading. Based on the proposed channel model, the cascaded propagation loss of relay link and the cascaded probability density function(PDF) of channel fading are derived. Moreover, the theoretical performance of the UAV-based relay system, i.e., the outage probability, bit error rate(BER), and channel capacity, is also analysed and derived. Simulation results show agreement with theoretical results for the hill, mountain, and sea scenarios, indicating the accuracy of both the simulations and derivations.

基于DoDAF的反无人机装备体系结构建模

针对当前反无人机作战研究热点,以要地反无人机装备体系需求分析为输入,基于美国国防部体系结构框架(department of defense architecture framework,DoDAF)标准,采用基于模型的体系架构(model-based systems engineering,MBSE)设计方法,构建反无人机装备体系,完成体系结构建模和方法设计,选取典型作战视角和系统视角描述模型,给出较为全面、直观的反无人机装备体系顶层概念框架,可为未来反无人机作战及装备发展提供思路与借鉴。

基于多模态大模型的智能无人机系统:总结与展望

多模态大模型的出现和发展带来了无人机系统智能化的方向,将其高效集成进无人机系统能够显著提升无人机智能体的自主性和灵活性,在多个领域发挥无人机的作用。为促进相关研究,说明了多模态大模型和无人机系统集成的重要性,详细介绍了多模态大模型的发展和应用现状,列举了多模态大模型能为无人机系统提供的人机交互、智能感知、自主决策和群体协同上的革新能力,阐明了其应用范围和面临的挑战,为无人机智能化发展提供了一定参考。

基于数据驱动的无人机集群故障检测与诊断

无人机集群系统对安全性和稳定性要求极高,实时的故障检测与诊断技术是保证安全可靠运行的有力手段。提出一种基于统计模型和改进宽度学习(BLS)模型的故障诊断方法。所提方法通过多元数据统计分析表征无人机集群系统在正常与不同故障模式下的行为特征,采用改进的BLS模型实现准确、快速的故障诊断。在此基础上,开发无人机集群系统的高逼真可视化仿真验证平台对所提方法的合理性与有效性进行验证。实验结果表明,所提方法与目前主流方法相比具有明显的诊断优势。

无人机三维建模技术在露采矿山动态储量监测中的应用

针对无人机矿山测绘现有技术无法满足储量动态监测的精细化要求等问题,通过研究矿山多源异构数据融合、地形三维建模、矿体三维地质建模、精细储量自动计算方法,完成露采矿山储量无人机精细化动态监测系统的研发,实现了各矿种界内与越层越界精细动态储量的自动计算。应用结果表明,系统应用于矿体与矿界不规则露采矿山储量动态监测相对误差可达3%以内;能适应矿体与矿界不规则、地形变化大等复杂情况;成果可直观、准确展现矿山的开采状况;可显著提高露天矿储量动态监测的精度和效率。

无人机变距电推进系统动力学模型的建立

针对应用于中小型无人机上的变距电推进系统动力学建模问题,首先,基于叶素理论和等效电路模型推导变距电驱动系统的非线性模型结构,该模型由一阶惯性环节与非线性混合项组成;其次,搭建试验平台,介绍了测控系统的软硬件设计方案,并给出了系统辨识所需参数的采集方法;最后,给出了动力学模型参数辨识的方法,根据辨识结果建立系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实际数据,验证了本文模型的准确性。

基于柱坐标系的可变密度栅格无人机终端区航路规划

由于城市低空风险分布不均匀,无人机起降场终端区附近障碍物密集,多无人机在起降场终端区汇聚运行,传统基于直角坐标系的均匀密度栅格法难以解决该特定场景下的航路规划。针对以上难题,本文基于柱坐标系构建空域模型,分别提出基于A^(*)算法与遗传算法的可变密度栅格法用于无人机终端区的航路规划。仿真结果表明,基于A^(*)算法的柱坐标系可变密度栅格法比基于A^(*)传算法的柱坐标系可变密度栅格法比基于遗传算法的直角坐标系传统栅格法的航路规划效率提高了71.72%,路径总长度缩短了1.29%。本文方法解决了传统栅格法无法兼顾规划效率与环境描述精度的研究难题。

多无人机协同任务规划方法研究综述

随着通信技术的发展,未来多无人机系统将会朝向集群化、自主化和智能化方向发展。通过单元间的信息融合和能力互补,多无人机系统可以打破自身能力壁垒,形成多样化的任务能力。任务规划是多无人机系统协同应用的顶层设计,属于带约束的组合优化问题,是在任务需求、单元能力和环境态势的影响下,优化求解获得满足要求的、优化的任务执行方案。从问题表征建模和方案求解评估两个角度梳理现有研究,从场景分析、任务分配和航迹规划3个方面总结问题表征建模部分的研究,从求解算法和效能评估两个方面总结方案求解评估部分的研究。最后,分析未来无人机任务规划研究中值得关注的若干方向。

基于无人机的桥梁病害检测系统研究

根据无人机在桥梁检测中的优势和发展阶段,提出了一种全新的智能化无人机桥梁病害检测系统。采用TSP建模、遗传算法与路径搜索和坐标映射三个模块,使无人机能够在遍历所有区域的前提下检测的路径长度最短。通过病害图像拼接算法实现病害图像的准确拼接,采用深度学习网络对病害图像进行训练和特征提取,以提高病害自动识别准确率。无人机桥梁病害检测系统具有便捷快速、智能化、高效化和精准化等优势,能够满足现代化桥梁检测要求。

多课程融合下的“无人机信号与智能感知技术”教学研究

以无人机运行中的多个案例为依托,通过分析无人机相关功能实现中,信号、传感器以及控制系统所起的作用,总结出系统工作模型,进而将此三部分的知识融合到工作模型中。考虑到三大模块的知识中包含了许多小的知识点,将相关知识点融入到不同的功能实现模型进行讲解,既可以呈现知识点在整体系统中的运用,又可以与其他模块的知识相联系。整个过程配以合适的教学法,加强了各部分知识之间的联系,同时加深了学生对于三部分知识点的印象。

多无人机协同目标分配仿真系统设计与实现

介绍了一种求解多无人机协同目标分配问题的方法,提出了多无人机协同目标分配仿真系统设计的总体思路。在此基础上,设计了层次化的体系结构和组织化的功能模块,并分析了系统设计过程中涉及的关键技术及其实现方法。最后用面向对象语言实现了多无人机协同目标分配仿真系统,并对一个典型的分配问题进行了仿真实验,实验表明,仿真系统对该分配问题的求解提供了良好的支持。

基于DoDAF的无人机协同作战效能评估

对无人机协同作战进行效能评估能够有效分析系统性能好坏,对提升系统作战能力有积极意义。针对无人机作战编队,使用DoDAF构建无人协同作战体系框架,分析作战活动与能力之间的关系,建立协同作战能力指标体系;对于不同类型的指标进行差异化处理,分别采用尺度标度法、概率计算法与聚合法处理量纲类指标、定量型概率类指标与定性型概率类指标;使用ADC模型,扩展系统能力向量,将生存能力、电子对抗能力等综合性指标考虑在内,突破单项指标的局限性;最后以对地作战典型任务下的无人机协同作战为场景,使用该方法对不同作战方案进行效能评估,计算结果验证了该方法的有效性。

基于解析模型的飞控系统执行机构的故障诊断

执行机构在无人机飞行控制系统中发挥着十分重要的作用,对其进行实时的故障诊断很有必要。首先对无人机执行机构的工作原理进行分析,在此基础上建立了无人机执行机构的解析模型,再以模型为参考,对无人机的执行机构进行实时的状态监测和故障诊断;设计了一种基于残差的阈值——改进SPRT联合算法,从残差中提取故障特征,对执行机构的工作状态做出检测和判断;最后,建立了执行机构故障的数学模型,通过在执行机构注入故障模型对文中的设计思路进行仿真验证。结果表明,该联合算法能快速有效地识别出执行机构的典型故障。

基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统

为了培训无人机控制人员,研究更为先进、成本更低、周期更短的训练方法,本文以某新型无人机为应用背景,论述了“基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统”的体系结构与在PC机上的实现过程。该系统在无人机飞行仿真的基础上,提出了基于“超包围盒”的碰撞检测技术,使用基于图像的全景建模方法,构建虚拟现实三维飞行实景系统,使得受训人员易于沉浸其中,大大提高训练的效率。该系统研制成功,对无人机控制人员的训练和新型无人机的广泛应用具有重要的意义。

基于云模型的无人机作战系统效能评估

对无人机作战系统进行效能评估有利于了解无人机的能力和不足,为无人机的后继研发提供有效依据。针对作战系统指标的相对性、模糊性与不确定性,通过层次分析法建立无人机作战系统效能评估的指标体系,采用云模型实现作战系统指标的定性属性与定量属性的相互结合与转换,结合专家打分法给出作战系统指标的定性权重和评价,并利用正态云拟合算法得出无人机作战系统的综合效能。通过实例分析,表明该方法具有可行性。

基于多模型的无人机故障诊断与容错控制方法

针对四旋翼无人机执行器易发生恒增益、恒偏差等常见故障问题,提出了一种基于多模型的四旋翼无人机故障诊断与容错控制策略。首先,建立了具有几类执行器故障的四旋翼无人机系统模型,并在此基础上建立了包含正常与各类故障的模型集合库;其次,根据分段的系统性能容忍度指标对系统进行故障检测,并大致判断出故障类型;最后,结合统一的模型失配度指标进行模型匹配,进而调用相应的控制律。仿真结果表明,文中具有分段系统性能容忍度的多模型主动容错策略,能迅速可靠地检测到执行器的各类故障,并及时进行容错控制,有效地提高了四旋翼无人机系统的安全可靠性能。

基于Agent的多无人机任务分配模型

分析了多无人机任务分配经典模型中存在的局限性,建立了基于Agent协商的多无人机任务分配模型。构建了无人机编队中资源管理和任务管理等两种Agent角色,并给出了相应的角色模型及其形式化模型描述,分别设计了相应的资源管理策略和任务管理策略。建立了两种角色之间任务分配协商协议,该协议既有效地保证了个体Agent的自主性,又最大限度地发挥了多Agent之间的合作性。实验表明,该模型能够有效地实现对分布式任务的合理分配。

激光武器反无人机集群建模与效能评估

反制无人机蜂群作战将成为舰艇防空作战的重要任务,舰载激光武器被认为是拦截无人机目标的有效手段。分析了无人机集群来袭模式,建立无人机集群来袭的目标流模型,基于对目标的毁伤机理,建立了激光武器对无人机目标的毁伤时间模型,在此基础上建立激光武器对无人机集群目标拦截的排队模型,在不同态势下分析了不同的目标来袭模式、强度,和不同激光武器能力,对激光武器拦截无人机集群效能的定量影响,为激光武器作战运用提供支撑。

无人机机载发电机故障诊断技术研究

针对无人机的电源系统提出了建模仿真分析,并将BP神经网络应用于无人机的发电机故障诊断中。在分析机载电源系统结构和工作原理的基础上,结合实际的飞行数据和相关参数,根据机载电源系统的数学模型,建立Simulink模型进行仿真分析。根据对象的特性,采用主成分分析法建立机载电源系统的发电机的故障特征库,采用BP神经网络算法实现故障诊断。结果表明,该系统能有效地对无人机发电机系统进行快速准确地诊断,具有一定的实用性。

小型无人机动力装置建模与仿真研究

针对小型无人机广泛使用的二冲程活塞式航空发动机螺旋桨动力装置,研究了发动机的速度、高度特性及定距螺旋桨的拉力系数、功率系数及效率随前进比变化等问题,建立了二冲程活塞式发动机螺旋桨动力装置模型。动力装置模型应用于无人机非线性飞行仿真平台中,进一步研究了无人机风门-高度、升降舵-速度保持/控制等问题,结果表明动力装置模型合理可行,满足小型无人机飞行控制仿真的要求。