从“全球鹰”数据链看无人机通信技术发展

构架在数据链基础上的无人机通信技术正在快速发展。透过“全球鹰”长航时无人机的数据链通信系统，我们可以了解无人机通信技术的现状和未来的发展趋向。     

带通信约束的多无人机协同搜索中的目标分配

为了研究通信约束对多无人机(UAV)协同搜索中目标分配任务的影响,提出了一种带通信约束的多无人机协同搜索中的目标分配方法,研究在通信约束条件下多无人机在协同搜索中如何进行目标分配。首先,基于无人机数学模型和搜索模型,建立了目标分配模型。其次,分析了通信约束条件,如通信距离限制、通信角度限制和通信时间延迟等对目标分配的影响,限定多无人机在通信距离和角度范围内才能通信,使用蒙特卡罗法来验证通信距离和角度对目标分配的影响,同时采用基于状态估计的无人机状态信息补偿方法来消除通信延迟的影响。仿真验证了带通信约束的多无人机协同搜索中的目标分配方法的合理性。     

一种基于信息素图的无人机高效通信覆盖方法

因无人机灵活性强，覆盖效果好，越来越多的实际情境中选择借助多无人机进行高效的通信覆盖。而实际应用中，对于多无人机系统灵活性、低时延、长续航及安全性的要求需重点考量。为提高无人机持续通信覆盖效果，在无人机相对稀疏这一具体情况下，提出了一种基于信息素图的、限制无人机转弯半径的分布式无人机自主规划通信覆盖方法，保证其灵活性、低时延及长续航的性能；通过引入锚节点，设计了信息素向导信息的交互模型，保证了无人机的安全性。该方法在待覆盖区域最大接入时间间隔方面远优于半随机择取航向的方式，同时平均接入时间间隔下降约15%;对比无地理价值描述的普通信息素图，该方法的平均接入时间间隔与最大接入时间间隔均下降约6%。通过无人机间的解耦，避免了分布式方法面临的无人机间异步问题。     

频率选择性衰落信道DS-CDMA无人机中继通信系统航迹规划

无人机中继通信是实现远距离无线通信的一种重要技术手段，无人机的飞行航迹对无人机中继通信系统的链路传输可靠性存在显著的影响，在频率选择性衰落信道环境下研究了基于直序列码分多址（DS-CDMA）的无人机中继通信系统的航迹优化的问题。首先，给出了基于DS-CDMA的译码转发无人机中继通信系统的模型，并理论分析给出无人机中继通信系统的链路中断概率及平均误码率计算公式，以此为基础，基于链路中断概率最小化准则提出了中继无人机的航迹规划方法，最后通过仿真验证了所提出方法的正确性与有效性。研究表明：最大比值合并DS-CDMA无人机中继通信系统可充分获取频率选择性衰落信道提供的分集增益，显著改善链路传输的可靠性。     

通信约束下异构多无人机任务分配方法

针对异构多无人机协同执行侦察和打击任务中,存在通信距离、时间延迟等约束条件下的局部任务分配问题,提出了一种基于合同网的分布式多无人机任务分配方法。首先建立了异构集群发现新目标时的局部任务分配问题模型,设计了局部无人机通信网络中的信息一致性算法,实现了任务分配过程中任务发布阶段各无人机的冲突消解。设计了任务分配过程中的联盟构建和无人机资源管理方法,使联盟中各无人机能够以更加平衡的方式消耗资源。仿真结果表明,该方法能够解决通信约束下,异构多无人机执行察打任务时,所触发的针对目标打击任务的任务分配问题,且能够获得最大的系统效能。     

基于记忆融合模式的多无人机分散式协同导航方法

针对多无人机协同交互过程中存在的通信时滞问题，提出基于记忆-融合的多无人机分散式协同导航算法。在无人机惯性和全球卫星导航系统（GNSS）紧组合导航框架基础上，建立含时滞影响的系统状态向量，并对系统状态误差及其方差进行推导，进一步构建关于各无人机状态的最优估计模型，并基于状态误差方差最小准则对状态进行最优估计。建立了基于机间相对测量的多无人机分散式协同导航算法，提出了基于记忆融合模式的时滞处理方法。在GNSS可获取及拒止环境下进行多无人机协同导航仿真与实验测试，结果表明，所提出的基于记忆-融合的分散式协同导航算法能有效补偿通信时滞造成的精度损失，有效提高定位精度。     

扩展频谱技术在无人作战飞机通信系统中的应用

本文根据无人作战飞机的用途特点，从无人机的生存力角度出发（隐身通信），阐述了扩展频谱技术在其通信系统中的应用。     

通信约束下UAV集群协同拦截任务分配算法

针对多无人机协同拦截多机动目标的任务分配问题,同时考虑到真实战场环境中存在的通信约束以及探测范围约束条件,本文提出了分步一致性拍卖算法（SCBAA）。首先,对真实战场环境中存在的通信约束以及探测范围约束等问题进行了描述分析,构建了多无人机协同拦截任务分配模型,设计了综合效能函数以及相应约束条件。其次,为解决多无人机协同打击单一目标的不平衡任务分配以及冲突消解问题,将原任务分配过程分为主要任务分配以及次要任务分配两部分,通过多次拍卖以及冲突消解实现多无人机对单一目标的任务分配。仿真结果表明,该算法可有效解决通信约束条件下的分布式多无人机协同拦截问题,并适应动态环境中任务分配对实时性的要求。     

基于遗传算法的无人机自组网吞吐量优化方法

在一些紧急情况下,无人机自组网可以为特定地域提供通信服务。无人机自组网中的每架无人机相当于一个路由器,通过无线链路形成一个网络,以实现中继通信的目的。吞吐量是一个重要的网络性能指标,无人机节点的位置对其有一定影响。首先从无人机位置和终端选择两个方面分析了无人机自组网吞吐量的影响因素;其次,建立了无人机自组网吞吐量优化的数学模型;再次,提出了一种基于遗传算法的无人机位置优化算法,使无人机网络的吞吐量最大化;最后,使用Matlab从性能、位置约束半径（PCR）的影响和粒度半径（PSR）的影响三个方面对该算法进行了仿真。结果表明,通过控制无人机位置,吞吐量可以达到预期目标,优化速度与PCR和PSR有关。     

空时分组编码的无人机中继通信航迹规划方法

无人机(UAV)中继通信是实现远距离点对点无线通信的一种重要技术手段。为提高无人机中继通信系统链路传输的可靠性,提出基于空时分组编码的无人机放大转发中继通信传输方案,并基于双跳链路遍历容量最大化的准则给出了无人机最佳航迹规划方法,并进一步利用FM-EM算法给出了基于空时分组编码无人机中继通信系统的中断概率及遍历信道容量计算公式。计算机仿真表明:提出的方法显著优于传统的单发单收(SISO)无人机中继通信系统。     

无人机通信信道的统计模型

讨论了一种无人机通信信道的统计模型,分析了无人机通信信道的组成,给出了冲激响应模型,然后将信道按照无人机的实际飞行划分成为3个主要的状态,即途中飞行状态、任务区域盘旋状态和起飞/降落状态,根据部分理论计算和参考文献分析了每个状态下信道的参数,最后给出了无人机在不同飞行状态下误码率性能的仿真结果。对于当前没有较完备的无人机通信系统实测数据时,进行无人机通信信道的统计模型建立和仿真等方面的研究具有重要意义。     

基于Turbo码研究的无人机信道分析与建模

针对无人机通信信道的特点和要求,提出了一种无人机信道模型.通过分析无人机通信信道的组成,将信道按照无人机的飞行状态划分为3种主要状态,最后通过实验给出了无人机在不同飞行状态下误码率性能和的仿真结果,并将此结果与计算机模拟该无人机信道下的仿真结果相比较,得出在进行无人机信道编码的仿真研究中应用该信道模型的具有可行性和重要意义.     

低仰角宽带测控通信系统多径效应分析与建议

无人机宽带测控通信链路在低仰角下的性能是近年来的研究热点与难点。首先给出低仰角情况下的宽带多径信道模型,在此基础上深入研究了地面反射路径的幅度衰减、载波相位偏移和数据码元时延,及其叠加在直射路径上对数据接收的影响;其次建立了仿真模型,分析在不同作用距离、飞行高度以及工作频率情况下接收电平幅度衰减变化趋势,并与外场实测数据进行比对验证,结果表明,给出的宽带多径信道模型基本上能够反映出外场实测数据的变化趋势,在实际飞行任务中具有较强的现实指导意义;最后从实际工程系统角度出发给出了相应的设计建议。     

基于无人机下行链路的OFDM信道估计研究

该文将正交频分复用技术(OFDM)传输系统应用于无人机下行数据链路中,基于无人机通信信道的组成、冲激响应模型,构建了无人机链路中的OFDM通信系统.针对无人机信道快时变和高动态等特点.提出一种改进的OFDM信道估计算法,给出了在无人机飞行状态下误码率性能的仿真结果.实验结果表明该OFDM信道估计算法可以满足未来无人机下行数据链路系统要求.     

无人机地面控制站系统的应用研究

研究了一套功能完善的无人机地面控制站系统,由地面飞控站和地面导航站两部分组成。地面飞控站通过无线电链路直接与无人机自动驾驶仪进行通信;地面导航站是地面控制站的一个航迹系统,运用以太网实现它与地面飞控站之间的通信。     

均等通信时滞下多UAV协同编队控制

多无人机(UAV)系统编队控制中,时滞是无法回避的问题,研究时滞对多UAV编队形成和系统稳定性的影响,具有重要理论价值。重点研究均等通信时滞下多UAV协同编队控制问题,并获得系统的稳定性条件。首先,设计具有均等通信时滞的协同编队控制律,得到多UAV编队系统的闭环时滞状态方程;在恒定均等时滞下,考虑到系统模型不确定性,基于线性矩阵不等式(LMI)理论得到系统的时滞依赖稳定性条件;最后,进行仿真实验,结果表明多UAV编队系统是稳定的,期望的编队队形能够形成并保持。     

毫米波波束编码技术在无人机智能集群中的应用

毫米波波束编码技术由于其速率高、抗干扰能力强的优点被认为是无人机智能集群通信网络的重要解决方案。但在无人机智能集群的通信场景中,多种原因造成的机体不稳定抖动会使通信波束产生小角度偏转,引起通信质量的下降,从而影响无人机集群的控制与决策。针对这一问题,提出一种面向无人机集群通信的自适应波束设计方法。首先,根据传感器回传的机体波束抖动情况建立等效信道模型,随后利用量化的信道模型参数建立目标函数并获得理想的波束编码向量,在此基础上利用几何贪婪算法对其进行分解。仿真结果表明,提出的集群波束编码方法能够有效提高均值通信速率,同时相较于其他的系数分解算法,有效降低了计算复杂度。     

军事

“雷神”无人机试飞进展 英国BAE系统公司在7月15日透露，他们研制的“雷神”无人机从2013年8月开始至2014年年初在国外秘密地点进行了新一轮的测试。本轮试验最重要的项目是验证该机全隐身布局下的隐身特性。全隐身布局中，该机的通信天线换成了“自适应信号控制”模式，也拆除了机头的大气数据探针。转而使用保形飞行数据采集系统。     

小型固定翼无人机集群综述和未来发展综述

围绕小型固定翼无人机集群这一难度高、发展快、应用前景广阔、多学科交叉的新方向,从集群系统内涵、现有典型项目、关键技术3个角度综述了国内外小型固定翼无人机集群的研究现状。在系统梳理集群系统内涵和应用优势的基础上,从集群协同模式探索、分布指挥体系构建、核心关键技术突破和集群验证等4个视角总结现有典型项目,从体系架构、通信组网、决策与规划、飞机平台、集群飞行、集群安全与集群指控等7个核心点综述了技术研究现状。最后,综合小型固定翼无人机集群中亟需解决的关键技术,展望了这一领域未来的发展趋势。     

基于多机协作的认知无人机网络能效联合优化

针对无人机（UAV）通信网络中频谱资源紧缺的问题,构建基于认知无线电的多无人机通信网络,通过多机协作频谱感知有效探索授权频谱。提出一种基于Bisection算法的迭代算法,通过联合优化感知时间和判决门限对构建的复杂非凸问题求解,显著提高了无人机次级认知网络的能量效率（EE）。分析了无人机飞行过程中能效的变化情况,仿真结果表明,存在最优感知时间使能效获得最大值,且判决门限的选择会影响该能效最优值;提出的高能效迭代算法具有较好收敛性,有效提高了认知无人机网络的能量利用率。