系留多旋翼无人机通信系统天线布局及仿真分析

设计了一种适用于系留多旋翼无人机通信系统的天线布局,采用FEKO仿真软件进行了电磁兼容仿真分析,并进行了实装试飞。仿真及实测表明,该天线布局方式可适用于多旋翼无人机通信系统。

无人机与无人船在水环境综合治理中的应用

本文针对传统水环境综合治理的前期基础测绘工作效率低、成本高等问题,选择无人机航摄测量与无人船和测深仪测量水深相结合的方法。研究结果表明,该方法成图效率高,成本低,外业工作量小。生产的数字高程模型(DEM)裁剪与拼接效果较好,数字线画图(DLG)成图精度平面达到了21.3 cm,高程精度达到了20.8 cm。能够满足水运工程测量技术要求。

无人机掩护岸舰导弹突防效果仿真分析

为有效提升岸舰导弹突防能力,采用无人机(unmanned aerial vehicles,UAV)分布式作战对抗敌方舰载雷达。基于雷达探测方程和干扰方程,建立无人机干扰下雷达暴露区计算模型,并对无人机阵位配置情况进行分析。结果表明:无人机的干扰方向、干扰功率及干扰距离对舰载雷达探测性能有重要影响,无人机分布式作战能够有效降低雷达的作战效能,从而为岸舰导弹突防提供有利条件,作为全新的作战样式也为未来研究无人机的战术运用奠定重要理论基础。

基于光电互瞄的高精度姿态信息传递技术研究

提出了一种利用光电探测装置实现空中系留无人机与地面控制站之间的互瞄技术,将系留无人机的偏航和俯仰信息传递至地面控制站。首先介绍了目前姿态信息传递的主要实现方式和不足,然后描述了使用该互瞄技术的姿态信息传递系统的组成和工作步骤,最后从理论上分析了姿态信息传递技术的可行性。

基于粒子群算法的无人机舰机协同任务规划

无人机舰机协同任务规划技术是指充分利用无人机与舰艇的优势互补,协同进行作战任务规划的新技术,它是无人机任务规划问题的研究新热点,对于提升海军海上作战能力具有重要意义。针对该问题提出了相应的数学模型,并利用自适应的粒子群算法(self-adaptive particle swarm optimization,APSO)进行了求解,该算法能够自适应调整粒子群的惯性权重,更好的防止粒子群陷入局部最优。实验表明,在给定的实验样本中APSO相对于标准粒子群算法和带有压缩因子的粒子群算法能更有效的求解。

威胁联网下舰载无人机对海突击航路规划

以复杂海战场环境下舰载无人机对海突击作战为背景,针对舰载无人机航路规划中容易忽略的威胁之间相互联系的问题,分析了威胁联网下航路规划领域的研究现状,针对其不足,建立了新的威胁分类方法,将威胁划分为机动威胁和固定威胁;构建了新的威胁联网模型,特别对距离舰载无人机航路较远,但联网后可以对舰载无人机产生威胁的威胁进行了着重研究,创新解决了机动威胁在威胁联网情况下的反应问题;最后基于遗传算法进行了仿真,分析对比了威胁联网与否对航路规划的影响,规划出了在威胁联网情况下的可行航路。

无人机红外舰船目标分割

利用舰载无人机执行情报、侦察任务已经成为海上信息化作战中的重要手段。红外图像分割是无人机探测红外舰船目标特征提取、识别与跟踪的基础。针对红外图像普遍存在目标与背景对比度较低、目标边缘模糊和信噪比低等特点,提出了改进的基于局部熵过渡区提取的分割方法。实验结果表明,与一维和二维最大类间方差法的分割性能相比,该方法在满足实时性要求下可以获得良好的分割结果。

舰载无人机自主着舰回收制导与控制研究进展

舰载无人机正成为未来海战的重要组成部分,制导与控制是舰载无人机自主着舰/回收的关键技术.本文综述了舰载无人机自主着舰/回收制导与控制技术.概述了舰载无人机的发展历史,简单描述了舰载无人机跑道拦阻着舰、撞网回收、伞降回收、绳钩回收、天钩回收、过失速着舰、智能飞落着舰、风向筒回收、秋千式吊架回收等典型着舰回收方式.在深入分析无人机自主着舰/回收制导与控制关键问题的基础上,重点概述了无人机着舰/回收经典制导与现代制导技术,以及着舰/回收经典控制、现代控制、非线性与自适应控制、智能控制等飞行控制技术的研究现状.最后,对无人机自主着舰/回收制导与控制技术的发展状况进行总结,并对未来研究重点进行展望.

无人机载SAR任务电子系统的研究与应用

无人机载合成孔径雷达(SAR)具有机动灵活、战场生存能力较强的特点,它依靠SAR先进的雷达成像技术与无人机全天候、全天时侦察能力,是未来战争中监视与侦察的重要手段。由于SAR任务受无人机航线规划与飞行姿态的影响,各任务之间又存在差异性,调度易受制约而造成效率低下。任务电子系统的目的就在于为无人机载SAR的任务调度提供科学的决策依据。介绍了无人机载SAR任务电子系统的架构及任务调度方法,建立了任务调度的线性规划约束条件,通过飞行试验验证了系统的合理性与有效性。

固定翼无人机反潜战概念及典型反潜战载荷

固定翼无人机(UAV)具有成本低、留空时间长、机动性能好、搜索范围广等特点,在反潜战(ASW)领域有着广阔的应用前景,但在反潜战的理论和工程实践应用方面才刚刚起步,在作战概念开发、作战流程设计、反潜战载荷集成等方面仍面临一系列挑战。介绍国外固定翼反潜无人机的发展现状,概述固定翼无人机反潜战概念及其承担的反潜战任务,分析固定翼反潜无人机的运行控制,描述"搜攻潜一体化"固定翼无人机典型反潜战载荷的基本组成和功能,结果可为固定翼反潜无人机系统的论证、开发、设计和使用提供借鉴及参考。

风光混合驱动长航程无人海空立体探测船研发

针对现有无人海洋探测船续航时间短,在复杂海洋环境干扰下易发生传感器失效导致感知能力受限等问题,研发了一种风能太阳能混合驱动的长航程无人海空立体探测船.开发了升降式的导管型高效低风速风力机和可展式的太阳能光伏发电系统,利用风能和太阳能实现了混合能源动力供给,克服了单一能源供电的不稳定性,有效保证无人探测船的续航能力;开发了可自主起降的艇载系留无人机系统,结合船载和机载传感器信息融合技术,大幅提升了无人船对周围环境的感知能力,具有了海空立体探测功能.该无人探测船可根据任务场景搭载不同负载设备执行指定任务.

无人智能技术在排污口识别中的应用

排污口是城市内河的主要污染源之一,全面掌握排污口的位置和数量意义重大。传统排污口清查方法多采用人工巡查方法,耗时耗力且准确性低。无人机、无人船等新型技术的不断发展,为清查城市内河排污口提供了新的技术方法。本文以南京市城市内河为试验区,采用无人机搭载不同载荷(光学与双光相机)、无人船搭载侧扫声呐开展清查河流排污口的试验。试验结果表明,无人机、无人船等技术可识别河流中的排污口,其中,无人机搭载不同载荷可识别河流水面以上的排污口,无人船搭载侧扫声呐可识别水面以下的暗排污口。

无人机在海上舰船目标识别中的应用

随着海洋开发的深入,卫星、无人机等遥感设备在获取海洋信息图像方面的能力得到了广泛的关注。利用遥感技术得到海洋图像,对于舰船目标识别具有重要意义。本文克服传统的Zernike矩算法易受外界干扰的问题,利用四元数进行改进,最后通过仿真实验说明本文算法识别率高、鲁棒性强。

无人机载LiDAR系统减震系统设计及误差分析

为满足无人机载LiDAR系统在架空输电走廊巡检过程中对激光点云均匀分布的需求,研究了机载激光雷达扫描系统在无人直升机挂装位置的减震器设计,并对其所产生的误差进行简要分析。为获取挂载位置的震动特性,将机载LiDAR系统直接刚性固定于挂载位置,通过LiDAR系统自带的IMU进行测量,分析震动特性并根据LiDAR系统重量及重量分布设计减震系统,通过飞行试验,最后根据试验结果调整减震系统直至达到激光点沿航向均匀分布为止。

海域环境舰船应对异构无人集群防御构想

针对新形势下海域舰船防御体系构建的迫切需求及无人系统集群技术迅猛发展成为新型威胁的现状,设想海域舰船遭遇空中无人机集群和水下无人潜航器集群威胁,并以此展开防御构想,从无人系统探测预警与拦截应对2个方面,探讨可供选择的应对方式,从预警后被动防御和预先探测主动防御2个角度,分别给出空中与水下总体防御方案构想。对于防御构想中涉及的相关技术予以说明,给出发展建议及待解决的关键技术,并对未来舰船体系发展进行展望。该构想对未来舰船防御体系具有积极的参考价值和现实意义,对未来的舰船装备建设提供初步可行的研究思路。

系留无人机平台搭载的蜂窝通信基站吞吐量优化

考虑多架系留无人机(UAV)空中基站为多小区提供空地双向通信服务时,针对地面用户数目分布不均匀和多机协同服务同频干扰严重的问题,提出了一种联合优化空中基站高度和链路传输方向的吞吐量优化算法。该方法通过使用最大同频链路准则和就近服务准则确定了同频链路配对和无人机/用户配对,通过优化空中基站高度和链路传输方向提升了系统平均吞吐量,并减少了用户间的同频干扰。多种场景下验证结果均显示,所提方法显著优于其他非联合优化的对比方法,当拥塞小区用户数目是非拥塞小区用户数目的1~36倍时,相比于不联合优化链路传输方向和空中基站高度的对比方法,所提方法可提升系统平均吞吐量8倍左右。

能量受限无人机与移动舰船通信中的轨迹优化

[目的]无人机(UAV)可以为舰船提供目标区域详细图像并进行目标识别。在无人机与移动舰船通信过程中,为实现无人机数据的快速采集和卸载,以最小化通信任务时间为目标,在多约束条件下提出一种基于hp自适应伪谱法的无人机三维轨迹优化方法。[方法]首先对三维空间下的固定翼无人机进行动力学建模,将其通信的轨迹优化问题描述为受状态约束的最优控制问题。然后基于舰船运动模型,结合移动目标存在定位误差建立信道模型,并考虑无人机能量受限,在原问题基础上增添通信约束和能量约束,提出一种基于hp自适应Radau伪谱法的轨迹优化方法,将原问题转化为有限维非线性规划问题进而求解。分别在5种约束场景下采用所提方法进行仿真分析,并与p伪谱法结果进行对比。[结果]仿真结果表明,在给定定位误差时,无人机与舰船仍能在各类约束下以较短时间完成通信。[结论]研究成果为海上通信系统提供了有效的解决方案,对无人机与舰船通信中的轨迹优化问题具有参考价值。

基于无人机和无人船的河(江)道地形测绘技术应用

河(江)道地形测量是保证河(江)道通航、行洪与河(江)道整治、河(江)道工程施工等的前提。针对现有河(江)道地形测量技术中存有作业效率低、作业人员存有涉水风险等问题,以四川省广元市昭化区嘉陵江某段长约2.6 km的江道为研究区域,运用无人机和无人船相结合的江道测绘技术,得到了符合规范要求的试验区数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)和数字线划图(DLG)。结果表明:在GPS-RTK检验方式下,基于无人机和无人船相结合的测绘技术生产的1:2 000 DLG成果就岸上地形检查点而言中误差小于0.055 m占比99.4%,就水下地形检查点而言中误差小于0.25 m占比98.4%,均能满足JTS 131—2012《水运工程测量规范》成图精度要求。

船舶尾气监测在海事排放控制区监管中的应用

基于有限的人力资源与技术手段,海事部门对于排放控制区的监管手段尚未完善。通过船舶尾气监测来逆推燃油硫含量,能有效扩大排放控制区监管的覆盖面,节省人力物力,是海事部门在排放控制区监管中的一个有效手段。

舰载直升机-无人机协同作战研究

随着无人机装备的迅速发展,当前水面舰艇已逐步开始装备舰载无人机。伴随着舰载无人机的列装,如何提升舰载无人机参与下的新型水面舰艇编队的作战效能已成为各国海军亟需解决的重大问题。