基于改进VO算法与动态窗口法的自主避障

针对复杂动态环境下,无人机自主规避动态障碍物的问题,提出了一种改进的速度障碍法,以提高无人机在复杂环境中自主避障的能力。首先,根据速度障碍法原理,构建数学模型,判断无人机与动态障碍物是否存在冲突;然后,加入了自适应安全距离的同时用卡尔曼滤波对动态障碍物的下一时刻的位置进行预测,重构一个速度障碍区;最后,通过改进动态窗口法对可行避障区域进行最优避障策略的求解。通过不同场景和多障碍物连续避障的仿真实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

基于事件触发的旋翼无人机群领导跟随一致性

本文针对多六旋翼无人机集群系统通信频律过高的问题,基于六旋翼无人机滑模控制的双环结构控制模型提出了一种基于事件触发的滑模控制方法。该模型由位置子系统和姿态子系统构成,其中位置子系统作为外环控制对象,姿态子系统则作为内环辅助控制对象。在位置子系统中,采用增加事件触发器的滑模控制器,通过引入滑模面和滑模变量的方式,实现对六旋翼无人机群的位置控制。本文通过Lyapunov稳定性定理对该控制策略下系统的稳定性进行了证明,并证明了不存在Zeno现象的情况。仿真实验结果表明,本文所提出的控制方案减少了多智能体通信对高频采样的依赖,可见该研究为六旋翼无人机在协同路径跟随方面的应用提供了有益的参考。     

无人机收发信机快沿电磁脉冲效应研究

为了探究快沿电磁脉冲(FRTEMP)对无人机收发信机的损伤效应,以某型无人机收发信机为研究对象,通过快沿双指数脉冲Marx源与GTEM室模拟产生快沿电磁脉冲对收发信机进行辐照实验。以收发信机是否损坏无法工作为收发信机是否受到电磁脉冲损伤的判别依据,同时进一步检测收发信机内部电路具体损坏器件。实验结果表明,快沿电磁脉冲能够造成无人机收发信机损坏,得到了导致无人机收发信机损坏的快沿电磁脉冲场强阈值。对损坏的无人机收发信机进行机理分析和检测,结果表明,本振电路损坏导致收发信机无法输出工作信号,而锁相环是导致本振无法工作的的关键原因,通过定位到具体受损器件可以进行进一步脉冲防护工作以及为易损器件加装防护提供基础。     

2021年可重构智能超表面技术热点回眸

 2021年是可重构智能超表面技术井喷的一年。作为未来无线网络研究中可能出现的新兴范式,可重构智能超表面有望通过软件编程的方式实现对电磁波的灵活操控,从而构建智能无线环境。盘点了2021年可重构智能超表面技术研究的关键热点,围绕其与通信前沿技术的融合,简述了其多输入多输出技术、非正交多址技术、移动边缘计算技术和无人机技术的融合方面的进展。     

基于机器学习链路权重优化的无人机网络路由算法

针对分布式“马赛克战”场景下侦察-判断-决策-行动(observe orient decide act,OODA)环通信加速的要求,提出了基于机器学习链路权重优化的无人机集群网络路由算法。针对OODA环当前阶段业务量通信需求,对业务量通信的完成时间进行建模,以最小化业务量通信完成时间为优化目标,通过利用机器学习梯度下降方法实现无人机集群网络分布式路由链路权重的优化,从而满足OODA环的通信加速要求,使己方可以先敌行动,获得战场主动权。仿真表明,相比于现有无人机网络的路由算法,提出的算法能显著降低OODA环的通信时间,提高数据报文传输成功率。     

运力受扰下的物流无人机干扰恢复模型

为了解决无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）运力受扰对末端包裹交付造成的干扰问题，运用干扰管理思想，从客户服务和配送成本角度进行扰动度量，综合考虑无人机能耗、配送时效性、飞行可靠性、飞行安全性等因素建立干扰恢复模型；运用蚁群算法求解问题模型，最后用算例验证本文方案的有效性。结果表明：通过分析3组干扰场景发现，当干扰发生时刻早、受扰客户多时，所建立的恢复模型方案和原始方案对比，可以在短时间内产生新的配送路径，同时以较小的成本代价提高客户服务满意度，实用性更强。     

2022年无人机热点回眸

2022年，无人机技术研究加速推进，并取得了一系列突破性进展。从无人机政策法规、设计实现、关键技术、人机交互、反无人机等方面回顾了2022年无人机领域热点和动向。随着视觉导航、人工智能技术的进步与普及，无人机综合能力不断提升，应用领域持续扩大，无人机集群关键技术、平台建设与执行任务样式不断完善，自主化、智能化、跨域化、集群化、体系化是当前无人机的技术发展趋势。     

Analysis of fluctuations of antenna pattern in U-V2X communications

The third-generation partnership project (3GPP) defined several scenarios of vehicle-to-everything (V2X) networks such as vehicle-to-vehicle, vehicle-to-pedestrian, and vehicle-to-infrastructure. Unmanned aerial vehicles (UAVs) exploiting such scenarios for vehicular applications like vehicular-platooning, autonomous driving, and traffic management have shown improved networks’ performance in UAV-V2X (U-V2X) communications. This promising performance is typically obtained by considering high directional UAV antennas. However, the UAV vibration makes UAV antennas’ beam-width sensitive to UAV fluctuations which results in degrading the networks’ performance. Thus, in this paper, the performance of a U-V2X network in the presence of UAV fluctuations is investigated. The UAVs are modeled using an independent homogeneous Poisson Point Process and the vehicular-nodes are modeled using an independent Poisson Line Process. To this end, the association probability and success probability of various links such as vehicular-node connected to a UAV link, vehicular-node connected to a near-by vehicular-node link, and the overall U-V2X link are derived. In addition, the effect of different network settings such as the number of vehicular-nodes, UAVs, roads, and antennas is quantified. Moreover, the spectral efficiency of a U-V2X network is evaluated. Extensive simulations revealed that V2X networks facilitate UAVs and that for less dense areas with fewer roads, buildings, and crowds; UAVs provide more reliable links for connectivity than vehicular-nodes. Furthermore, it is also revealed that UAVs provide less reliable connection for V2X networks with larger UAV antenna fluctuations.     

无人机机载测量系统校准设备设计

为解决无人机使用单位机载陀螺尚无定量校准检测手段的难题,提出了无人机姿态半实物仿真校准方法和以程控转台作为无人机姿态角、角速率的测量标准的方案,设计了模拟飞机姿态空间角激励源、校准台以及干井式温度校验器、静压压力校验仪、差压压力校验仪等无人机机载测量系统校准设备。     

基于信号线圈的多无人机身份识别方法研究

无线电能传输技术摆脱了物理介质的束缚，具有灵活、可靠、安全等优点，在无人机领域应用越来越广泛。无人机无线充电系统中常采用的Zigbee、蓝牙、WiFi等广域通信方式接入时间较长，存在非“点对点”传输情况，不具备身份识别功能，无法应对多无人机及多机舱环境。提出了一种基于信号线圈的多无人机身份识别方法，仿真研究2套耦合机构之间交叉耦合影响，设计了一套应用于多无人机及机舱环境下能量信号同步传输的无线电能传输系统。最后搭建了无人机无线电能传输系统进行实验验证，实验结果表明基于信号线圈可以快速有效进行无人机及机舱的身份识别，可识别无人机身份的点对点近场通信方式以应对多无人机无线充电场景，能量信号同步传输的分离通道传输模式具有两通道物理结构独立，避免传统通信方式干扰，保障充电的安全性与可靠性。。