基于无人机投放灭火弹的雾场铺展特性及灭火效能研究

为验证无人机载灭火弹灭火的可行性及灭火效能,设计并优化机载灭火弹的结构,制定无人机投弹灭火流程;开展无人机投弹灭火的实地试验、全尺寸试验;采用高清摄像机记录机载灭火弹投放、爆炸、雾场铺展及作用灭火全过程,统计分析铺展面积、真实爆破高度等参数,研究不同投弹技术参数对灭火弹灭火效能的影响。研究结果表明:无人机载灭火弹的投弹高度误差小于3.5 m,爆破误差小于2 m;灭火弹爆破雾场弥散强度分布延爆破中心向外减弱;灭火弹雾场铺展面积与投弹高度正相关,与爆破高度负相关;预设投弹参数为投放高度35 m,爆炸高度为8~10 m时,灭火效能最佳。

深圳大鹏半岛薇甘菊的空间发生规律

【目的】研究薇甘菊的入侵与地形、人为干扰间的关系,量化不同干扰因素对薇甘菊发生的影响,进一步揭示薇甘菊的发生规律,为薇甘菊的系统防治与管控提供技术支持。【方法】使用无人机遥感系统所获取的高分辨率航片作为数据源,通过目视解译方法确定薇甘菊的发生区域后结合3S技术手段,对深圳大鹏半岛210000 m^(2)研究区内的薇甘菊发生状况与地形因子及人为干扰度间的关系进行系统分析。【结果】研究区内薇甘菊在低海拔区和阳坡分布居多,86.80%的薇甘菊入侵发生在人类轻中度干扰区,20°~40°坡度位置是薇甘菊的重点发生区。研究网格单元内薇甘菊的发生面积与坡度、高程显著负相关(P<0.01),与坡向相关性较差。【结论】在人为干扰较小的自然条件下,制约薇甘菊扩散发生的主要因子是入侵地的群落结构,而在人为干扰较为严重的地区,薇甘菊入侵的发生与人类活动消失后产生的空白生态位密切相关。

牡丹江市南拉古村水稻生产中无人机使用情况调研

对牡丹江市南拉古村农户在水稻直播生产中无人机使用情况进行跟踪调研,记录无人机水稻直播播种作业情况,以及无人机在田间管理中肥药管理环节的使用情况。介绍了大疆T30植保无人机的基本数据和特点,给出了2022年雇用无人机及机手播种作业、撒肥作业、喷药作业的价格;对水稻直播作业前的田块处理、种子处理等情况进行了说明;对水稻无人机直播作业存在的问题进行了分析总结,并提出了相应的解决方法。

复杂城市环境下无人机路网模型研究

针对复杂城市环境下无人机路径规划问题,采用三维可视图法研究路网模型。首先,在考虑无人机飞行安全裕度的前提下,将城市密集而不规则的障碍物环境进行变形重组,再以不同的水平和竖直间隔对障碍物外表面进行离散化的节点采集,并构建基于三维可视图的复杂城市低空路网模型。其次,为降低无人机之间的潜在冲突和碰撞风险,引入无人机机动保护区的概念,进一步缩减路网规模,优化路网结构。最后,结合无人机性能和平稳飞行的要求,以最大航向角改变量作为主要限制条件,以最小化路径长度为目标,提出改进的涟漪扩散算法进行求解。仿真结果表明:三维可视图中的采点间隔直接决定了路网模型中节点和链接的数量,并对最优路径与规划时间具有显著影响;1000组仿真实验表明,考虑机动保护区后,最短路径的平均长度相较于无机动保护区时增长了不足1%,而计算耗时降低了近70%。仿真实验验证,通过引入无人机机动保护区和航向角改变量的限制,能够有效降低路网规模,提升运算效率,并有利于获得平滑的路径,降低无人机的潜在碰撞风险。

一站多目标无人机数据链信息融合技术

针对一站多目标无人机数据链系统易受干扰的问题,提出一种基于主备链系统抗干扰能力提升的遥控数据信息融合方法,在分析无人机遥控信息业务特点的基础上,对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,设计了多目标无人机数据链的机载遥控信息融合策略。对采用该方法的数据链系统拉距测试验证,结果表明:该方法可在无人机高动态环境下的主备链路状态不稳定时,大幅度减小系统整体丢帧率,提升数据链系统信息传输可靠性。

5G无人机异构网络应急通信全覆盖算法设计与系统开发

传统通信全覆盖算法存在负载不均衡问题,为此,基于网格分区块融合聚类设计了5G无人机异构网络应急通信全覆盖算法,并采用嵌入式方法完成系统设计。采用空间网络均衡调度技术均衡异构网络应急通信的负载。利用嵌入式的Linux和B/S构架协议,实现对网络应急通信全覆盖系统开发与设计。仿真结果表明,所提算法均衡性更优,且误码率更低,实验结果验证了所提算法具有理想的应用效果。

一种无人机微弱扩频信号角跟踪方法

传统的无人机测控信号容易被干扰和截获。在现有无人机测控系统的基础上,给出了一种无人机微弱扩频信号的单通道单脉冲跟踪系统的实现方法,同时突破了扩频信号并行快捕和误差电压的高精度相关解调等难题。该方法可以充分利用现有测控信道而无需额外增加设备量,具有跟踪系统灵敏度高、跟踪精度高、算法简单和设备简单等特点,特别适合于对无人机的隐蔽高精度测角跟踪。

无人机上行链路数据传输方案

为保证无人飞机在动态环境下数据传输的稳定性和可靠性,提出了一种循环正交M元扩频上行链路数据传输方案。按此方案传输数据,发送信号不存在潜在的周期性,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障。在动态环境中,由于载体具有较大的加速度,载波多普勒频移剧烈变化,普通接收机载波跟踪环极易失锁,故提出一种基于经验值查表的载波跟踪算法,在锁频环内引入经验值查找表,环路能自适应调整环路滤波器带宽,从而实现任意时刻的高精度载波跟踪。

一种高效抗干扰无人机测控链路的实现

针对传统无人机测控链路中传输带宽、数据速率以及处理增益三者之间相互制约、帧结构复杂、抗干扰和多址能力较弱的缺点,研究并实现了基于高效编码扩频的无人机测控链路。该链路能够在12MHz信道带宽下同时传输20kHz低速数据和1MHz高速数据,具有较高的频带利用率和简单清晰的帧结构,实现了一站多机和一机多站,并且引入Turbo码,使得高速数据的处理增益高达33dB,具有较强的抗干扰性能。

无人机视距数据链的信道特性与扩频技术

无人机视距数据链的信道类型主要是一个干涉型平衰落信道,但也可能发生频率选择性衰落、时间选择性衰落。限于无人机的使用特点和条件,视距数据链不同于一般通信系统,不适于极高的通信可靠度,也不要求很大的衰落储备。分析了扩频系统在无人机视距数据链中的特殊性并给出了解决方法。

正交码时分多子信道扩谱系统的伪码捕获技术

在提高无人机数据链的抗干扰能力优化问题的研究中,无人机信道存在多普勒频移问题。为解决上述问题,提出正交码时分多子信道扩谱系统。新系统与传统混合扩频系统相比,具有较强的抗干扰能力,使子信道伪码的快速捕获达到系统同步。无人机通信链路中,载体动态性引入的多普勒频移对正交码时分多子信道扩谱系统的收子信道伪码捕获造成了较大困难。在高动态多普勒存在的条件下,传统的伪码捕获方法捕获时间较长。针对正交码时分多子信道扩谱系统的特点,提出了一种改进的频域并行搜索算法,解决了高动态环境下多子信道伪码的快速捕获问题。仿真结果表明,改进方法与二维搜索法相比,在相同条件下伪码捕获时间大大缩短,实时性强且简单有效。

无人机衰落信道扩频通信性能研究

无人机的广泛应用吸引了越来越多的关注,组成无人机系统的关键部分是无人机和地面控制站的通信系统。重点关注中程无人机的通信链路,阐述和解决了扩频技术在无人机通信系统中的应用,分析中程无人机信道的衰落模型,理论推导了扩频通信在该无人机信道中误码概率的上边界函数,建立了衰落信道的QPSK直接扩频系统的MonteCarlo仿真模型,得到的该信道下扩频通信的误码率仿真结果与理论值相吻合,对于设计中程无人机系统,改善无人机通信数据链有效性和可靠性具有重要意义。

无人机扩频遥控链路Rake接收机设计

针对无人机起降阶段多径效应会引起遥控误码率性能下降的问题,提出了一种基于导频辅助的Rake抗多径算法。该算法通过在传输帧中插入导频符号和在遥控接收机中增加Rake抗多径模块的方式,使无人机遥控链路在多径信道下的误码率性能得到了显著改善。在高斯、莱斯、瑞利等信道条件下对算法进行了仿真,结果表明,该算法能够将无人机起降阶段的遥控误码率提高2~3个量级。实测数据进一步验证了该算法抗多径性能的有效性。

一种基于长码扩频技术的无人机遥控链路实现

为了满足无人机遥控链路远距离、高动态、强抗干扰能力的军事通信需求,设计了基于长码直接序列扩频技术的FPGA实现方案。该方案采用了一种基于FFT算法的快速伪码捕获方法,将传统的伪码相位与多普勒频移二维搜索过程简化为两者同时捕获的一维搜索过程。经过硬件实现与测试,该方案可有效减少硬件资源消耗,同时缩短捕获时间。

自适应阵-扩频技术在无人机情报传输系统中的应用

在分析自适应阵与扩频技术抗干扰特性的基础上,针对无人机情报传输系统抗干扰能力弱的问题,首次提出将自适应阵-扩频技术应用到无人机情报传输系统的思想,并初步分析了其抗干扰性能。

无人机式毛叶苕子撒播装置设计和试验

毛叶苕子是一种优良的绿肥,对增加土壤有机质和氮素有显著影响。经过前期文献查阅,研制了自带电源和远程遥控的撒播装置。撒播装置机构由种子仓、电机、播撒系统及支架等组成。利用SoliDworks对关键部件支架进行强度仿真,仿真屈服力为5.515e+0.1,表明支架强度符合要求。其次,通过撒播圆盘均匀性试验,撒播圆盘均匀性变异系数为39.71%,符合国家关于撒播的要求。本研究为新疆地区播种绿肥毛叶苕子种子提供了一种新的播种方式。

一种无人机辐射源调制样式识别算法

针对小型无人机威胁低空领域且在复杂电磁环境下难识别的问题,提出了一种基于卷积神经网络的信号识别算法。首先,分析了无人机应用背景下直接序列扩频信号的特性,并采用短时傅里叶变换获取信号时频特征;然后,利用提出的能量阈值降噪法降低时频特征中噪声成分;最后,设计了卷积神经网络用于分类识别。仿真结果表明,该算法在信噪比为-6 dB时可达到0.97的识别率,具备较强的鲁棒性和低信噪比环境适应性,其性能显著优于传统算法。

自适应伪码捕获的双限切除恒虚警概率方法

在无人机测控与数据链技术中,直接序列扩频通信技术成为重要的发展方向。直接序列扩频通信中,扩频同步是至关重要的环节。提出一种适用于直接序列扩频通信的自适应伪码捕获方法——双限切除恒虚警概率(DE-CFAR)方法。与仅设置切除上限的单限切除恒虚警概率(E-CFAR)方法相比,DE-CFAR方法设置了切除双限——切除上限和切除下限,在进行单元平均之前不仅切除信号的强分量,还切除信号的弱分量。在信噪比较高的情况下,DE-CFAR方法的性能与E-CFAR方法相比几乎没有下降,而在信噪比较低的情况下,DE-CFAR方法的性能要优于E-CFAR方法。

无人机大跨越区段自主飞行自动展放导引绳的方法

导引绳展放工作是架空输电线路架线作业的首要步骤。对于大跨越区段,业内人员一直在寻求一种更加科技化、智能化、便捷化地展放方法。基于现有的无人机展放方式,提出一种自主飞行自动展放的方法,将无人机航线飞行、远程自动遥控和导引绳展放有效地结合在一起,并通过现场实践对该方法的有效性进行了验证。结果表明:无人机的自主飞行能够极大地减轻作业人员的负担,提高作业效率,而自动展放使该项工作的自动化水平得到了进一步的提升,验证了所提方法的可行性与有效性。

基于叠加扩频的无人机MIMO导频修正MLD抗干扰

针对无人机遥控链路常受干扰的影响导致性能下降甚至失锁,研究将多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)空时分组编码与直扩技术相结合实现对链路常见干扰抑制。提出叠加扩频的方法消除融合技术中存在的多址干扰、对抗窄带干扰并预防欺骗干扰;采用基于噪声子空间投影的简化最大似然译码(maximum likelihood decoding,MLD)抑制自然以及强宽带噪声干扰,通过分析由信道估计误差引起的MLD扰动误差,并利用导频修正来降低信道估计误差对MLD性能影响。理论分析及仿真表明,该方案通信保密性好、鲁棒性强,能够实现对多种干扰的抑制,为未来无人机智能抗干扰的实现提供方案。