一种适用于微型无人机的移动MUAV-MTP协议

现有Mav Link协议的设计主要面向低速率、大数据量的消息传输,存在移动通信信道特性差、环境干扰因素多等问题。为此,提出一种新型的MUAV-MTP协议,用于微型无人机移动传输身份验证、路线以及控制信息。借鉴现有的移动MavLink通信协议,将原协议转换为面向微型无人机的远程移动控制协议,通过简短的指令包完成无人机的巡航移动控制,并使其同时支持TCP、UDP协议。实验结果表明,MUAV-MTP协议具有操作简便、接口通用,具有良好的扩展性及鲁棒性,可用于基于Pixhawk飞控组装无人机的测试开发。

缺少控制点的无人机遥感影像几何畸变校正算法

针对无人机遥感影像存在多种几何畸变,设计了缺少地面控制点的无人机遥感影像几何校正算法。在改进角点匹配算法的基础上,提出以分块的方式提取图像中心区域角点作为基准控制点对另一幅图像进行几何校正的算法。该算法先以两个图像A和B中心点连线的中垂线划分重叠区域为K1和K2两块,取图像A上靠近中心点的重叠区域块K1A为基准,选取K1A内有效角点为基准控制点,以图像B上对应的角点为待校正控制点;然后求出基准控制点和待校正控制点间的多项式对应关系式,校正重叠区域块K1B上的每个像素,以类似的方法校正另一块重叠区域K2。实验结果表明,通过算法校正后的无人机遥感影像,几何畸变残差明显减小。

无人机Ad Hoc网络拓扑控制算法研究

为达到无人机Ad Hoc网络连通性及降低节点功耗的要求,要保证网络的连通性,采用一种基于群的拓扑控制算法框架,通过调整各节点的发射功率实现对网络结构的拓扑控制。框架分为拓扑群的形成、群内拓扑控制和群间拓扑控制三个阶段,每一阶段可以根据连通性要求及不同的优化目标采用不同的算法。针对1连通和优化目标为MINMAX的具体情况,拓扑群的形成采用最小ID号算法,群内拓扑控制采用CONNECT算法,群间拓扑控制采用BIMAXMATCHING算法,并通过仿真实验对其进行验证,结果优化了网络结构,达到了连通性要求。

无人机载荷航拍控制系统设计

针对无人机(UAV)遥感航拍过程中相机载荷参数自动化控制与飞行航迹实时跟踪的问题,提出一种能自动完成相机载荷控制与航拍控制的设计方案。首先,系统根据实验要求实时获取所在地理位置信息及环境预判信息,再根据相机控制参数表进行参数编码;然后,通过通信口发送自定义协议指令集给硬件控制电路,完成相机载荷参数设置并进行拍摄,同时航迹规划软件实时记录飞行轨迹地理坐标信息。系统设计使硬件控制平台和软件数据处理相结合,实现软硬协同控制。经无人机飞行验证,与单一参数航拍控制模式相比,该系统能根据不同的拍摄环境和拍摄场景进行相机参数的自动化控制与飞行轨迹实施跟踪。

基于CR-MIMO的无人机多域联合分集抗干扰方案

针对无人机遥控链路常受到干扰导致其性能下降或失锁,提出了基于认知多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)的无人机遥控链路,结合认知无线电,构建了集时域、频域、空域以及码域于一体的多域联合无人机智能抗干扰体制,包含了时间、频率、空间以及码元等多种分集技术。理论分析以及系统仿真表明,在感知的基础上,频分以及码分可以实现对无人机遥控链路中常见的窄带以及宽带干扰的抑制;MIMO空时分集可以有效对抗遥控链路的自然干扰,从而对无人机抗干扰性能的提升具有实际意义。

无人机网络中支持视频传输的MAC协议

针对无人机自组织网络视频业务传输的低时延需求,设计一种轻量级的最低时延保障接入协议(LADP)。该协议结合无人机作战网络动态性强、节点密度小的特点,采用多RTS周期、单CTS周期的特殊时隙结构和协同式的信道竞争机制。仿真结果表明,在载荷λ≤0.8的典型无人机网络条件下,LADP协议的最大分组接入时延控制在55 ms以下,可为视频业务提供良好的传输保障。

基于IP传输的空地遥控系统设计

现代新航空产品的科研试飞、定型试飞不仅任务量大,且试飞难度大,试飞风险高。为降低试飞风险和试飞成本,实现机载电子系统试飞地空无线遥控操作是有效途径之一。基于IP传输的地空遥控系统通过无线的TCP/IP网络将远程(机载)被控计算机上的软件界面传输到(地面)遥控计算机,将地面遥控计算机的键盘、鼠标等操作指令传递到机载被控计算机上,实现机载电子系统试飞地面无线遥控操作。试验结果验证了设计方案的正确性和可行性。

FBBM型无线电遥控指令编码器

介绍了一种用于一站多机无人机测控系统的编码器,叙述了该编码器的组成、工作原理及实现方法。该编码器的硬件电路采用以89C 52单片机为核心的单片机系统,辅以指令采集电路、状态显示电路和串口通信电路等,将地址码、飞机号、遥控指令、遥调指令等编成相应的帧格式,送到遥控发射机发射出去,从而实现同时对多架无人机的控制。提出了快速直接计算法对三字节序列进行简单快捷的CRC计算,并用PL/M-51语言编写了软件程序。该编码器具有体积小、重量轻、性能优良、形式新颖、成本低廉和使用方便等特点。

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。

针对民用无人机的遥控数据保护方法

随着民用无人机技术的发展,无人机所面临的安全问题逐渐暴露。基于控制链路伪造攻击原理,通过攻击实例证实民用无人机存在遥控数据安全强度过低的隐患,并提出一种基于加密算法的遥控数据保护方法。分析加密算法的选取原则,从安全和实现性能2个方面对AES、PRESENT和RC4这3种加密算法的可行性进行分析,选取AES算法对无人机系统控制链路中的遥控数据包进行加密。最后,利用不同遥控数据之间的差异系数和相关性系数评估该方法的有效性。实验结果表明,该方法能够有效提高民用无人机遥控数据的安全性。

无人直升机云台控制系统的设计与实现

针对小型无人机的航拍应用,设计了一种基于ARM的机载云台控制系统,实现了通过地面PC的键盘操作来远程控制云台姿态和摄像机参数。根据地面接收到的实时图像信息,手动给定云台的期望偏转角度;利用电位传感器采集云台的实际角度数据作反馈,然后依据控制算法驱动云台及时调整摄像机,使得摄像机始终能拍摄到目标对象;同时通过地面监控软件,可以实时观察机载云台的状态信息。该设计已在某小型无人机上成功应用,并且达到了不错的控制与拍摄效果。

复杂地形区像控点布设对低空无人机遥感成图的精度影响研究

针对像控点布设与测图精度之间没有统一的规范要求的问题,提出适用于小面积、地形复杂、地势起伏较大的场地像制点布设方案,用于获取高精度影像图。以三峡库区某边坡为例,研究复杂地形区像控点布设密度与测图精度之间的关系。使用低空无人机遥感技术获取286张航拍图,共设计14种像控点布设方案,对各方案的数据精度进行研究。研究表明,当控制点布设数量达23个时,测图精度达到最高。由于14组方案的数据误差均不超过0.1m,因此应用于测图精度要求不高的工程施工项目时,布设5个控制点即可满足测图的精度要求。

基于无人机遥感的不同控释肥夏玉米SPAD差异性

基于不同控释肥用量对SPAD的影响,选取了15个光谱变量构建了控释肥施用农田SPAD多光谱遥感模型,揭示了夏玉米拔节期、抽雄期和灌浆期冠层SPAD分布对氮肥类型和控释肥用量的响应特征.结果显示:控释肥释放缓慢,在生育后期各处理夏玉米SPAD具有显著性差异,另外控释肥超过一定阈值(225 kg/hm^(2))后,增施控释肥后SPAD不会明显增加,这说明过量氮肥不能持续提高叶绿素的含量.构建的夏玉米SPAD无人机多光谱遥感模型在3个生育期建模集R2平均值为0.61,RMSE平均值为4.60,nRMSE平均值为7.60%,通过模型估算,最终获得控释肥施氮量在225 kg/hm^(2)时的SPAD最大.因此,利用无人机遥感技术能够实现对控释肥农田夏玉米SPAD的精准监测,对于进一步制定合理的施氮方案具有重要意义.

基于FPGA的无人机遥控及图传信号采集系统设计

通过无线电信号检测发现无人机是预防无人机"黑飞"的有效手段,设计了一个基于FPGA的无人机遥控及图传信号的采集、存储、传输系统。该系统以FPGA芯片XC7K325T作为主控器,使用AD9361作为模/数转换器,对2.3~2.5GHz、5.7~5.9 GHz无人机常用频段信号进行快速扫频采集,采用DDR3对采集数据实施多通道缓存,结合千兆以太网口RTL8211EG将数据高速传输至上位机。上位机采用QT软件开发,完成了AD9361的寄存器配置、采集部分的扫频控制及DDR3多通道选择控制功能。测试结果表明,该系统能够对400 MHz带宽范围的无人机遥控及图传信号进行快速采集、实现DDR3存储数据异步防冲突读写功能、高速千兆以太网传输达到900 Mb/s以上,满足系统对无人机遥控及图传信号的采集存储传输要求,为后期无人机检测与识别的研究奠定硬件基础。

无人机遥控遥测中多径效应分析

针对无人机遥控遥测系统中的多径问题,本文分析了多径效应产生的原因并提出了解决方法。首先,从理论角度对无人机系统中多径效应进行阐述。然后根据理论依据提出减弱多径效应的方法。着重讨论其中的分集接收方法,从分集方式和合并方式两方面出发,分析比较各种方式的特点。最后,结合无人机遥控遥测的具体情况,讨论分集方式和合并方式的应用。

遥控无人机展放初级导引绳在架线施工中的应用

多旋翼遥控无人机是一种新型的放线设备,在输电线路架线施工中展放初级导引绳具有很好的应用效果,并举实际施工案例说明其可行性和实用性已从实践中得到证明。

基于发射功率自适应的无人机图传系统节能方法

为缓解微小型无人机(UAV)能耗问题,从图像传输系统角度提出了一种发射功率自适应调节方法,并通过建模计算说明了其节能效果。结合Hata模型和接收灵敏度模型,建立无人机图传系统发射功率模型,利用控制变量法确定了一种以水平距离为标准的发射功率自适应方法。通过算例分析,得出不同工作方式下功率自适应的节能水平。结果表明:3~5km内的发射功率自适应调节可节省原系统30%以上的能量,伴随自适应精度和最远传输距离的增加,节能效果提升。

新型重点区域无人机防控系统

随着无人机技术的不断发展以及国家政策对低空空域的逐步开放,“低小慢”无人机对重点区域的低空安全威胁越来越大。针对国内外现有固定式和移动式防控系统的优缺点,提出了一种新型无人机防控系统,通过无线网络技术将2个子系统有机集成于一体,充分弥补了各自的优劣势,并突破了多目标协同打击、远程协助打击等关键技术。在宁夏中卫沙坡头机场进行了新型无人机防控系统的试点应用,在应用过程中充分展现了新型无人机防控系统的多目标协同打击以及远程协助打击能力。新型无人机防控系统的构建是对反无人机系统领域的一个重要探索,对未来新型反无人机系统的研发具有一定参考意义。

基于图Laplacian的多机编队目标跟踪方法

针对多无人机目标跟踪问题中存在的相位协同时间长和跟踪目标速度受限问题,基于图Laplacian方法提出一种分布式多机编队目标跟踪算法。首先,将无人机编队队形控制问题转换为基于旋转、缩放和平移的运动参数组设计问题,并通过设计编队控制律,实现动态编队队形的精准生成与变换。其次,将此编队队形控制方法应用到目标跟踪问题上,通过分析不同目标速度下的跟踪情况建立相应的跟踪模型,实现无人机编队对目标进行快速协同跟踪,并克服跟踪目标速度限制问题。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和优势。

基于VC++无人机地面测控系统设计

无人驾驶飞机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机,对其实现远程遥控遥测是应用中的重要环节,直接影响着无人机整体性能的发挥,因此地面测控系统对无人机的应用起到了关键作用。文中介绍了一种基于VC++面向对象方法的无人机地面测控系统的设计及具体实现,重点对系统的硬件设计和软件设计进行了阐述,并进行实验验证。实验和测试结果表明该测控系统具有较高的可行性和可操纵性。