人工等离子体云团与无人机群的散射研究

电离层中释放的金属蒸气产生人工等离子体云团,其可显著改变无线电波传播。本文利用几何绕射理论(geometrical theory of diffraction, GTD)和有限元法(finite element method, FEM)相结合的方法,给出了经由天线、人工等离子云团和无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)群组成的传播链路中信号强度计算方法。利用30~70 MHz甚高频(very high frequency, VHF)信号研究人工等离子体云团与UAV群的复合散射特性,得出如下结论:接收功率随着信号频率增加呈下降趋势;当机群由N架UAV构成时,阵因子迭加使机群雷达散射截面(radar cross section, RCS)出现一定的起伏,同相迭加时,接收功率可比单个UAV高约20lg N dB;利用人工等离子体云团散射可实现VHF频段用于对米级尺度RCS目标进行超视距探测,有助于解决紧急情况下电离层扰动对高频探测的不利影响。

低空无人机群自组织网络弹性综述

传统无人机(unmanned aerial vehicles,UAV)群评价指标缺少对系统遭受扰动后性能变化的全过程描述,弹性作为能够凸显系统动态变化的特有属性可以集中反映无人机群运行态势,围绕无人机群弹性概念、弹性评估方法、提升系统弹性措施3个方面进行全面综述。从自组织网络弹性概念展开,通过复杂网络对无人机群建模并进行弹性度量,分析了目前主要的弹性评估方法,同时从吸收能力和恢复能力两方面归纳网络弹性的提升措施。最后,综合无人机群弹性研究中亟待解决的关键问题,展望了未来研究方向,为无人机群安全高效运行提供科学指引。

面向智能电网输电线路巡检的泛在物联网UAV研究

由于电网输电线路巡检传统的人工巡检方式效率低下,错误率高,该研究提出了新型的巡检方式。该技术采用泛在物联网无人机UAV巡检,构建出泛在电力物联网UAV巡检系统;以UAV群的形式在ZigBee无线传感器网络内实现电网输电线路的实时、在线数据采集,实现不同环境下各种复杂地貌中电网输电线路巡检的高效工作,解决了人力巡检工作带来的不便。试验表明,该方案数据通讯成功率高,巡检效果好,有利于推进智能电网输电线路巡检工作的进行。

有向通信拓扑和时延条件下的无人机集群时变编队控制

针对无人机(UAV)集群在有向通信拓扑和存在通信时延条件下的时变编队控制问题进行了研究。建立了无人机集群二阶离散时间系统模型,基于无人机自身实时信息和相邻无人机带通信时延的状态信息,设计了分布式编队控制协议。通过理论分析,得到了无人机集群能够实现时变编队的充要条件,给出了可行的期望编队的表达式。在集群通信拓扑有生成树的条件下,分析了控制协议中待定参数和状态更新周期满足的耦合约束条件,并给出了参数设计的流程。仿真结果表明:即使在较大的通信时延下,所设计的控制协议也能实现无人机集群时变编队控制,验证了理论分析的正确性和有效性。

基于信息素决策的无人机集群协同搜索算法

针对无人机(UAV)集群在未知环境中无先验信息条件下的搜索问题,提出了一种以信息素为决策机制的无人机集群协同搜索算法。首先,考虑无人机通信约束,建立了有外部节点的星型网络通信和无外部节点的自组织网络通信2种形式的搜索模型。其次,通过环境地图向信息素地图映射的方法建立任务环境模型。将任务过程分为3个阶段,在搜索阶段,无人机通过不断地移动实现本机信息素地图的更新;在通信阶段,通过通信网络实现多机信息素地图的融合;在决策阶段,根据局部信息和全局信息做出决策,并将栅格信息素浓度作为决策函数来引导无人机的位置更新。基于信息素地图覆盖率来定量描述搜索效果。最后,仿真结果表明,所提算法能够对区域进行覆盖搜索,表现为搜索效率高、抗毁性强、受集群的初始位置影响小。

无人机集群对多雷达参数测量的影响效应

为验证无人机(UAV)集群电子对抗的效果,针对集群本体、集群压制干扰、集群转发干扰、集群相干干扰对多雷达参数测量的影响机理进行了探讨,并重点分析了信噪比、干信比、目标回波与UAV本体回波幅值比等影响因素。首先基于贪心算法对UAV干扰资源进行资源分配,然后通过仿真分析了几种干扰方式对雷达参数测量的影响。实验结果表明:集群本体对雷达的影响效果较小,主要原因是UAV体积小,回波功率低;集群压制干扰由于增大了检测阈值,使多雷达的目标检测概率大幅降低;集群转发干扰能产生大量假目标,导致雷达测角误差较大;集群相干干扰可使雷达测角偏离主波束方向,形成角度欺骗。综合分析,压制干扰、转发干扰和相干干扰这3种干扰方式运用在集群干扰中都具有较好的干扰效果。

UAV集群自主协同决策控制的研究现状与分析

无人机集群自主协同决策控制为智能控制技术与平台控制技术的高度综合,是UAV集群协同作战的技术基础。如何通过有效的协同决策控制策略支持战场环境下UAV集群协同攻击多目标,满足在时空约束下以最大的成功概率和最低的风险命中目标,实现UAV集群整体作战效能大于单UAV独立作战效能的总和,是一个极具理论价值和实战意义的问题。对面向协同作战的UAV集群编队,分别从UAV集群协同任务分配、协同航迹规划、一致性协同编队控制、紧密编队中气动耦合问题、编队规避防障控制方面对国内外研究现状进行阐述,并对UAV集群自主协同决策技术研究进行重点分析。