存在时延的分布式无人机编队控制方法

多无人机协同是未来无人机应用的重要方式,多无人机编队作为多无人机协同的重要技术和研究热点也已引起越来越多关注,分布式无人机相较于集中式具有灵活性好、鲁棒性强,对通信及计算机性能要求低等优点;针对无人机的非线性动力学模型,在有向固定拓扑的条件下,运用高阶一致性理论解决无人机系统的分布式编队问题;基于Lyapunov稳定性原理,利用线性矩阵不等式(LMI),分别得出在具有时变时延导数信息及无导数信息情况下的稳定性充分条件;最后,仿真验证了这种编队控制方法的有效性;研究结果表明,利用文章所提出的方法控制无人机编队飞行,在满足稳定性的前提下,无人机系统能够形成稳定的编队,并达到预期速度。     

指控装备多Agent远程监测与诊断系统设计与实现

针对指挥控制系统日趋复杂,装备测试诊断任务压力骤增的现状和装备智能化保障需要,提出了一种基于多Agent分布式指控装备远程智能监测诊断系统,结合某型军用指控系统,将智能代理技术引入远程监测及诊断领域,建立多Agent系统(MAS)的远程监测模型,运用分布式人工智能理论设计组建各功能Agent子系统,并分析了其通信机制及协调一致性等关键技术,实现了对某型复杂指控装备的远程监控及故障诊断任务。通过实验仿真运行,验证了该系统能较好实现装备保障需求,具有良好的时效性与可靠性。     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统。根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障。地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管。最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试。实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

无人机匹配地形飞行的无线紫外光引导方法

使用紫外光引导无人机飞行,具有抗干扰能力强、全天候非直视通信、保密通信能力强和适用于特殊场合等优点。因此,提供一种无人机匹配地形飞行的无线紫外光引导方法,以辅助无人机匹配不同地形飞行。提出一种基于紫外光的光功率控制方法,调整紫外信标发送端的角度和发射功率,使得到达无人机飞行平面的紫外光的功率相等,从而保障无人机安全飞行。对功率控制方法进行了计算机仿真。实验结果表明,紫外光LED发送张角不超过80°时,功率容易控制,信标集成易于实现,且受地形、高度等因素影响较小。     

基于FlexRay总线飞行控制计算机串行接口单元设计与研究

根据样例无人机飞行控制计算机对串行接口单元的接口资源和内部通信能力的需求,研究并完成了基于FlexRay总线串行接口单元的硬件设计和软件开发,同时从时间调度、总线余度和非冗余数据传输三方面设计了FlexRay总线的通信协议和余度管理机制。串行接口单元采用FPGA为处理器,通过串行接口实现了外部设备与飞行控制计算机的实时通信,并按照FlexRay总线的通信协议,实现了串行接口单元和CPU单元间信息的可靠传输,总线负载小于20%。测试结果验证了设计的正确性和实用性,符合设计指标,可满足样例无人飞行控制计算机串行数据通信需求。     

多信号模型在虚拟故障建模与仿真中的应用

在分析虚拟维修训练需求和故障机理的基础上,提出基于多信号模型的电子装备故障建模方法,研究了虚拟环境中故障数据生成与实时检测、故障现象模拟及仿真运行流程等问题;在VC++环境下开发虚拟仪表,并借助实时通信模块获取Virtools环境中虚拟样机上的测试信号;最后,在Virtools中实现了某型无人机飞行指挥与控制系统故障建模与仿真,验证了该方法的可行性;多信号模型可以完整地描述故障的传递轨迹,高效、灵活地构建故障故障机理模型,为受训人员提供了一个实施诊断逻辑的良好训练环境。     

基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法研究

为了解决现有民用无人机在山区等复杂地形下难以实现地形匹配飞行的问题,分析了地形匹配飞行的技术难点,提出了一种基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法;先运用基于最小二乘法的拟合模型提高激光测距模块的精度,再利用激光测距模块分别实时测得无人机与地面的相对高度和地形的起伏角度,结合DMC-PID串级控制算法,使得无人机可以自主实现地形匹配飞行;该方法无需昂贵的地形检测传感器和复杂的软件算法,具有设备重量轻,应用难度低等特点;通过实地飞行测试,验证了该方法的有效性和可行性。      

多无人机协同的稳定控制机理研究

多无人机协同系统的过度扩散会引起协同失效, 对系统进行规模控制是解决该问题的一种潜在方法. 首先抽象出多无人机协同搜索系统的宏观运动特征, 进而建立平台的运动方程, 然后通过构造合适的李雅普诺夫函数, 获得该系统的稳定控制规律及其控制参数. 仿真结果表明: 1)本文所提的稳定控制机制不仅能够使多无人机系统实现有效的协同, 还能确保系统的稳定性; 2)在系统稳定时, 通过调整相关控制参数可以有效地控制系统规模. 关键词： 无人机 协同系统 稳定控制     

三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术。首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行。设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

基于VxWorks时钟特性的无人机飞行数据抗干扰方法研究及实现

通过对无人机飞行数据分析和传统抗干扰设计方法缺点的分析,提出了适合无人机的基于VxWorks并行时钟工作特性的无人机飞行数据抗干扰方法,并给出关键技术的研究途径和工程实现方法。经理论分析和飞行实验表明,本方法能够在不影响硬件设计和无人机系统实时性的情况下,有效的解决无人机飞行数据的抗干扰问题。     

Deployment and trajectory design of fixed-wing UAVs in NOMA assisted wireless networks

This paper proposes a deployment and trajectory scheme for fixed-wing unmanned aerial vehicles (UAVs) deployed as flying base stations in multi-UAV enabled non-orthogonal multiple access (NOMA) downlink communication. Specifically, the deployment of UAVs and power allocation of users are jointly optimized to maximize the sum-rate. Thereafter, the energy efficiency maximization problem is formulated to optimize the trajectory of UAVs by jointly considering the quality of service (QoS) requirement of users, various flight constraints, limited on-board energy, and users’ mobility. Initially, the existing users are divided into clusters by k-means clustering, where each cluster is served by a single UAV. Then, the clusters are further divided into multiple sub-clusters, each having a pair of near and far users. Orthogonal multiple access (OMA) is applied among sub-clusters and NOMA is applied to intra sub-cluster users. Lastly, the Balanced-grey wolf optimization (B-GWO) algorithm is proposed for solving the non-convex optimization problems. Simulation results prove the superiority of the B-GWO based deployment and trajectory algorithms compared to the benchmarks. In addition, the proposed B-GWO based trajectory algorithm achieves a near-optimal performance with an optimality gap of less than 1.5% compared to the exhaustive search.     

飞参系统实时监视技术研究

针对飞机研制阶段各系统交联试验时故障定位慢、检查测试手段匮乏的问题,设计了飞参系统的实时监视功能。飞参系统中的机载设备与地面设备通过以太网进行数据交互,实现飞机状态的实时监视。分析了实时监视功能的作用与优势,并从某型飞参系统功能需求出发,阐述了机载设备的硬件配置及软件架构。基于UDP通信协议,提出了一种机载设备与地面设备交互的数据收发策略。该策略通过地面设备控制数据通信周期,机载设备采集的数据按周期发送给地面设备还原显示,实现了飞行数据的一边记录一边监视。实际应用表明,飞参系统的实时监视功能丰富了试验测试手段,提高了各个系统试验效率,实现了对飞机实时状态的监测,为航前快速检测技术的发展奠定了基础,具有很高的工程实用价值。     

Inter-cell spectrum efficiency improvement technology

Improvement in inter-cell spectrum efficiency is a valuable research topic in mobile communication system, which affects cell edge user experience especially. According to current research results, there are three methods to deal with inter-cell interference to improve inter-cell spectrum efficiency, including inter-cell interference randomization, inter-cell interference cancellation and inter-cell interference coordination. This paper analyzes three important inter-cell spectrum efficiency improvement technologies, soft frequency reuse (SFR), uplink power control, and downlink coordinated multi-point transmission/reception (CoMP), and relative research progress.     

H MAS and H[Na] double resonance NMR studies on the modification of surface hydroxyl groups of γ-alumina by sodium

The modification of surface hydroxyl groups with sodium in a series of Na₂CO₃-γ-Al₂O₃ catalysts was investigated as a function of both the Na₂CO₃ loading and the calcination temperature by means of ¹H magic angle spinning (MAS) and ¹H[²³Na] spin-echo double resonance NMR techniques. The ¹H NMR experiments revealed that sodium ions are homogeneously distributed over the alumina surface and closely coordinated with the surface hydroxyl groups. In the catalysts calcined at 250 °C, the acidic hydroxyl groups (with a chemical shift of 2.0 ppm) are preferentially associated with sodium ions at low Na₂CO₃ coverages (5 and 10%), while both the acidic and the basic (0 ppm) hydroxyl groups are accessible for sodium ions at high coverages (15 and 20%). The coordination causes a low-field shift of about 2 ppm in the ¹H MAS spectra, and a broad signal at 4.5 ppm appears. It is interesting that the 4.5 ppm signal is completely suppressed in the ¹H[²³Na] MAS experiments, providing direct evidence that a strong interaction exists between adsorbed sodium ions and the surface hydroxyl groups. Increasing the calcination temperature to 450 °C results in preferential removal of the acidic hydroxyl groups, and only the most basic hydroxyl groups remain when the calcination temperature is raised to 600 °C. This is attributed to the formation of the coordinated species which enhances the acidity of the surface hydroxyl groups and prompts their dehydroxylation, especially at high calcination temperature. Correlation of the ¹H MAS NMR results and catalytic activity measurements indicates that the basic hydroxyl groups are essential for the carbonyl sulfide hydrolysis reaction.     

基于emWin图形库的四旋翼飞行器监控系统设计

为了对四旋翼飞行器在飞行过程中实现更加便利的监控,采用LPC1788微处理器和emWin图形库设计了四旋翼飞行器监控系统。按照监控系统的整体设计方案,设计了监控系统的硬件结构以及软件主体框架和程序流程、制定了无线模块的应用层通信协议,调用emWin的API函数创建四旋翼监控系统触摸显示控制屏界面。四旋翼飞行器经过多次飞行测试验证,监控系统实现了同时显示四旋翼飞行器的飞行姿态数据以及控制飞行器启动、飞行和着陆的功能,运行效果好,实用性强。 关键词：四旋翼;监控系统;LPC1788;emWin图形库     

低慢小飞行物实时检测原理与实验研究

飞鸟撞击飞机与无人机黑飞是威胁航班起降安全的两大隐患,上述的飞鸟和无人机都属于“低慢小”飞行物。为保卫机场净空区的安全,需要研制具有反低慢小功能的预警系统。对此,设计并实现了一套低慢小飞行物实时检测系统,基于FPGA(field programmable gate array)驱动相机阵列实时采集大视场天空视频,将适于硬件操作的奇偶分流算法与帧间差分算法相结合进行运动目标检测,系统帧率达到17帧/s@1 024×768 pixel,平均检测准确率为99.69%。采用千兆以太网、光纤和交换机将前端跑道视频传输至后端塔台指挥中心,支持3 km远距离传输。相比于传统基于软件串行处理的方式,该系统具有高实时性、低功耗与小体积的优势,适合部署在实际应用场景中。     

基于4G通信的民机试飞遥测监控技术架构

民机适航审定试飞时需要传输海量的测试数据,由于试验科目的苛刻要求,试飞任务需在多地同时开展。针对这种需求,提出一种基于4G通信的民机试飞监控技术架构,构建多地试飞一体化测试网络,并通过了飞行试验数据传输测试,该技术架构可满足试验机试飞数据高速传输需求,满足试验数据多地传输需求。该技术的应用增强了安全监控能力,提高试飞效率。     

Structural characterisation of aluminium layered double hydroxides by Al solid-state NMR

²⁷Al solid-state NMR has been applied to study the local structure of pristine and chemically modified aluminium layered double hydroxides (LDH). The pristine LDH only shows six-fold coordinated, octahedral, aluminium, while the calcined and subsequently surfactant treated LDH sample shows a significant fraction of four-fold coordinated tetrahedral aluminium. The co-existence of two types of octahedral sites with different quadrupolar parameters is clearly observed in both samples. Quadrupolar coupling constants and isotropic chemical shifts have been measured from the ²⁷Al triple-quantum MAS NMR allowing to fit the ²⁷Al MAS spectra and quantify the different species in the samples. The quantitative analysis reveals that 30% of the aluminium is in four-fold coordination in the surfactant-modified LDH. We show that this chemical modification retains the two types of AlO₆ sites with a decreased intensity of the site showing the lowest quadrupolar coupling constant.     

自适应功率分配可见光MIMO信道容量研究

可见光通信（VLC）系统通常采用多阵列光源布局方式来兼顾照明与通信双重功能,因此需要使用多输入多输出（MIMO）技术进行多天线协同传输来实现高速率通信。然而传统MIMO系统中采用平均功率分配来实现空间复用,无法充分体现MIMO多天线协调传输的优势。根据每组收发天线信道状态的差异,设计了一种低计算复杂度的快速迭代注水算法,可实现依据信道特征自适应的分配信息,从而提高系统的信道容量。仿真结果表明:在相同信噪比情况下注水算法自适应功率分配系统比等功率分配系统的信道容量提高了1.25 bit/Hz左右。