www.ag88.com无人机核心技术 非无人机“老司机”看不懂
来源:http://www.shijiazhuangjob.com 责任编辑:环亚娱乐ag88登录 更新日期:2018-08-11 02:09

  无人机核心技术 非无人机“老司机”看不懂

  “为了满意无人机全体的功用,本文剖析了国内外测控链路的新开展以及新技能。”

  

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无人机测控体系开展的新要求

 

  设备向着更小更轻方向开展

  无人机测控体系除了在功用上满意愈加先进的要求之外,还需求具有着更小的体积,更轻的分量以及更低的功耗。

  传输实时性更高

  战场状况瞬息万变,不管遥测遥控,实时性都是至关重要的,具有着更短的延时作用,将是点评一套无人机测控体系功用的重要方针。

  通道容量更大

  协同作战和互联互操作以及一站多机与一机多站的需求,将实时发生很多的数据,要求未来无人机的信道容量应当数倍于当下无人机测控体系。

  保密功用强

  军事作战中,保密至关重要,这也便对无人机的测控链路的保密功用提出了更高的要求,让敌人无法破译的通讯技能才是合格的通讯技能。

  环境习惯性强

  战场上乃至一般的环境中都极有可能充满着各式各样的电磁搅扰,只需能够习惯恶劣环境中传输数据的链路才能够运用于作战体系。

  技能展望

  智能天线

  比较于传统的天线而言,智能天线运用信号核算检测理论,估量理论和最优控制理论,主动构成多个高增益的空间窄波束,盯梢移动用户,并按捺波束以外的噪声和搅扰。而自习惯阵列智能天线作为智能天线开展干流,现已逐步走向了运用,其原理是使一组天线和对应的收发信机依照必定的办法摆放和鼓励,运用波的干与原理发生强方向性的辐射方向图,运用DPS办法使主瓣自习惯的指向移动台方向,然后进步信号的载干比,下降发射功率等意图。技能上最重要的部分在于基带处理,所选用的是杂乱的自习惯算法。

  与传统的全向机载天线比较其具有如下长处:

  1、功耗低,分量及体积较小,能够更好的融合到机身外形规划傍边,关于气动以及隐身功用都是至关重要的;

  2、高增益,传统的全向天线的增益只需0dB左右,而智能天线阵的增益能够高达8dB左右;

  3、具有杰出的抗搅扰功用,发射方直接指向接纳方,后瓣和旁瓣则是对应搅扰方向,因为这种天线具有着较小的后瓣和旁瓣,所以具有着很好的抗搅扰功用。

  下面给出一种典型的自习惯智能天线阵的工作办法:

  1、对一切来自天线的信号进行取向,而且转化为数字信号,存储在内存上;

  2、空分多址处理器对来自多个天线的信号进行剖析得知信号来历的方位,而且断定有用信号或许搅扰源。

  3、处理器核算信号的组合办法,进行叠加处理,使所需体系信号系数相关于其他信号大大增强;

  4、进行模拟核算,使天线阵多个信号互相干与,终究发射的信号在特定的空间方位到达最强。

  在自习惯智能天线的根底上,选用空分多址,能够在空间构成多个信道,这样便能够与每一个体系通过独自的通讯信道——空间信道进行传输,而且每个空间信道均是双向的。因为每一个空分体系又能够进行频分,进而进行时分和码分,然后发生很多的信道。这就能够在有限的频谱范围内,支撑更多的体系,而且因为不同的信道是针对不同的用户,具有较强的抗搅扰功用,然后为协同作战和互联互操作打下了根底。

  激光通讯

  尽管智能天线阵能够在必定程度上补偿微波通讯的坏处,可是跟着空天一体化以及协同作战,互联互操作的需求日益进步,关于数据传输速度,传输量以及保密功用都具有着更高一层的要求。

  相较于传统的微波通讯技能而言,激光通讯具有通讯容量大,保密性强,体积小,分量轻,功耗低一级长处,能够满意无人机通讯速率高的要求,而且能够削减载荷体积和功耗,进步运用寿命。有理由信任,激光通讯会逐步的替代微波通讯,运用于无人机测控体系傍边。

  激光通讯首要由接纳机、无人机职业有的裁人有的关闭 在抱负与实际发射机和盯梢瞄准分体系组成。发射机和接纳机互相配合完结通讯功用,完成高带宽、高实时、低误码率通讯一起运用光束整形光学体系将通讯光以挨近衍射极限细小束散角发射和接纳,是激光通讯的主体部分。而盯梢扫描分体系的首要任务则是完成发射机和接纳机之间的初始对准功用以及高精度的动态盯梢功用,其精度要求通过优化能够到达散射角的八分之一以内,完成动态盯梢精度到达微弧度量级,是激光通讯的关键技能,也是在技能上需求霸占的难点。

  

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2003年8月,清华大学的陈特殊教授等人提出了一种根据光路可逆原理和moems技能的主动盯梢体系,该体系是通过新式的微型激光阵列器材来完成的。它是将很多微型激光器和微型激光探测器呈交错阵列排布集成于同一平面内,用moems技能集成到同一器材中,构成一个新式的激光阵列器材,并置于透镜焦平面上。因为透镜焦平面上的点发射的光通过透镜改换都将向着特定的方向发射平行光,反之亦然。移动方针主动捕获和盯梢通讯的进程是:通讯时,激光平行入射后通过凸透镜后将聚集到激光阵列器材上的某一点,这一点仅有地对应一个特定入射视点(激光入射方向和透镜主轴构成的视点)的平行激光,所以将断定这个点在激光阵列器材中的方位的进程称为方针主动捕获进程。方针捕获今后,选通阵列器材上离方针捕获点最近的激光器,发射回应激光,即可沿着入射激光的原光路回来给通讯对方,完成主动盯梢的激光移动通讯,将这一进程称为方针主动盯梢进程。整个通讯的进程就能够划分为方针主动捕获加方针主动盯梢的循环进程。结合光学的特性进行推导,在实践运用中,将激光阵列器材安装在与透镜焦平面相隔必定间隔的方位。这便使得出射的激光具有一个小的发散角,而这个小视点也被证明了刚好掩盖因为相邻器材空隙引起的视点差错。

 

  由此,只需发射机与接纳机在互相的视角掩盖范围内,便能够完成主动盯梢定位的通讯,关于要求大视角的状况,咱们能够将其与传统的通讯体系伺服电机相结合,既确保了全方位、大视角的通讯,又能够进步反应速度。

  选用激光通讯,不管是在通讯容量、通讯速率仍是抗搅扰等功用上上都要优于传统的微波通讯,是未来测控技能开展的必然趋势,可是相较于微波通讯而言,技能上仍是存在许多不足之处,有待进一步的进步。

  信道编码

  现在在通讯中比较常见的编码办法首要有线性分组码、卷积码、级联码、Turbo码以及LDPC码,给出这几种编码办法的首要功用介绍。

  称号

  长处

  缺陷

  线性分组码

  具有完美的数学结构和许多简略有用的纠错译码算法,译码简略。

  功用码率比低,传输功率低。

  卷积码

  很强的随机纠错才能。

  译码杂乱度较高,时延大,简单发生突发过错。

  级联码

  信噪比较大时,误码能够做到十分低。

  进步纠错才能会下降编码功率。

  Turbo码

  误比特率极小,抗搅扰才能强,纠错才能很强,中高噪声状况下功用坚持较好,香农极限间隔小。

  核算量大需求很大的交错器,延时高。

  LDPC码

  信噪比很低的状况下具有很好的功用,抗搅扰才能强,纠错才能很强,香农限距离极小。

  编码杂乱度高,在编码长度小的时分优势不明显。

  编码办法

  通过以上比较能够看出,Turbo码和LDPC码别离作为第三代通讯和第四代通讯的代表,在信道环境较差的状况下仍然能够具有着较好的功用,而且是最挨近香农定理的编码办法。在未来无人机的通讯体系中,必定会占有着首要的位置。

  此外,混沌理论在通讯体系中也得到越来越多的运用,混沌与一般的随机性不同在于,在没有外界随机因素的状况下,因体系条件对初始状况的灵敏依赖性而发生的一种内涵的随机进程。其具有以下四大特色:

  1、随机性,即只需选取的方程参数在混沌区,方程输出的序列即为混沌;

  2、断定性,混沌是由断定的方程发生的,只需初值和方程参数断定,那么便能够进行复原;

  3、遍历性,混沌变量在必定的范围内,依照其必定的规则,不重复的遍历一切状况;

  4、初值灵敏性,即使初值只需很小的差异,通过屡次迭代之后,序列值将会有很大的差异;

  考虑到无人机通讯体系的特色以及要求,结合混沌理论在通讯中的开展,能够得出以下推论:

  1、遥控数据因为数据量相对较小,挑选Turbo码,遥测数据数据量相对较大,挑选LDPC码;

  2、运用混沌理论规划Turbo码的交错器以及LDPC码的校验矩阵,大大的进步通讯的保密性;

  3、运用混沌理论优化编码和译码算法,进步编码和译码功率,下降延时。

  总结

  测控技能是当今科学界研讨的抢手技能,这便给了无人机测控体系的研讨供给了更多的途径和愈加先进的理论依据,咱们应该本着运用老练技能、www.ag88.com。开展先进技能、规划突破性技能的思路不断进步无人机的测控体系。将先进的技能有机的融合到现有的技能傍边,完成逐步过渡,既匹配现有的技能条件,又能够朝着未来趋势的方向开展。

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