通用无人机测控系统与关键技术

针对目前国内各型无人机测控系统互不兼容、各型无人机与不同的地面站难以互联互通问题，提出了一种通用无人机测控系统的解决方案，并分析了方案中的链路通用抽象模型、遥控遥测协议标准、链路波形标准等关键技术。实际测试表明，所提解决方案可以实现整个测控系统的通用性，机载测控端和地面测控站都可以适配多型无人机。     

有人/无人机协同作战

介绍了国外有人/无人机协同作战的发展概况,给出了有人/无人机之间协同作战的 几种可能模式,并分析了有人机实现无人机地面控制站功能的可行性。相关结论对该领域技术人员开展有人/无人机协同作战研究具有重要意义。     

无人机测控系统的现状与发展趋势

概述了当前无人机测控系统在新形势下的军事需求,分析了国内外无人机测控数据链与指挥控制站发展现状及趋势,提出了我国无人机测控系统发展模式构想及未来发展思路,并归纳了相关关键技术.最后,建议应在合理规划的基础上,尽早开展相关专题预先研究,实现我国无人机测控系统技术的可持续发展.     

外军无人机数据链的发展现状与趋势

无人机数据链是无人机的重要组成部分,是飞行器与地面系统联系的纽带。首先按照飞行高度和重量对无人机进行了分类,在此基础上概述了外军无人机数据链的发展现状;然后介绍了几种典型无人机数据链如数字数据链（DDL）、战术通用数据链（TCDL）和Quint网络技术（QNT）数据链的发展和性能,并分析和展望了无人机数据链通用化、安全化、网络化等发展趋势;最后总结了外军无人机数据链发展的经验,希望为从事无人机和数据链研究的工程技术人员提供参考。     

“北斗”导航系统和无线电台在无人机监控系统中的应用

针对GPS系统为美国军方控制的现状,研究了以我国已具备区域导航定位的能力的“北 斗”卫星导航系统和无线数传电台为核心的无人机状态监控系统。系统以MSP430系列处理器 为控制单元,利用UM220“北斗”导航接收机获取无人机的状态信息,通过无线数传电台EL805 将机载信息发送至地面监控中心以及接收地面监控中心的控制指令,并利用虚拟仪器软件LabVIE W开发无人机监控平台,实现无人机飞行姿态的监控。引入范数的概念对“北斗”导航定位 性能进行分析。实验测试表明,该系统运行稳定,人机交互界面良好,信息化程度较高。本研究 对摆脱GPS,利用“北斗”实现无人机和通用航空飞机的导航和监控具有一定的参考价值。     

有人机/无人机协同概念及相关技术

针对有人机/无人机协同作战概念和若干技术问题展开研究。首先从协同对象、协同层次、协同阶段、任务类型等四个方面分析了有人机/无人机协同概念,然后对协同控制系统研制涉及的通用开放式架构、机间智能通信网络、有人机/无人机协同控制、多传感器协同信息处理等技术进行了探讨,最后提出了发展建议,期望为后续研究提供一定的参考。     

复合材料无人机航电系统的改进设计

以复合材料无人机的航电系统为研究对象,根据无人机整体设计要求,设计满足需 求的航电系统。该系统以自动驾驶仪为控制核心,采用内部集成的A/D转换器采集工作电压 ,实时监测无人机的电源电压;内部集成的姿态测量系统和INS/GPS组合导航系统,采集无 人机的姿态与位置数据;通过串口与无线数据电台相连,实现无人机与地面控制站之间的通 信;通过I/O口连接超声波测距仪,实时测量无人机与地面的相对高度;其输出的RS485控制 信号与各个舵机等执行部件相连,实现对无人机执行部件的控制。该复合材料无人机的航电 系统功能齐备,采用模块化设计,接口方便。在此硬件平台上开发控制算法,可满足本复合 材料无人机系统的工作要求。此外,给出了航电各子系统间的布局、电缆敷设的优化方法, 并对航电系统联合调试需要注意的问题进行了讨论。     

基于飞行轨迹的无人机通信信道仿真

通过分析无人机之间无线链路的传播损耗、多普勒频率和多径时延等特征参数,提出 一种基于三射线的无人机通信信道模型,并给出了无人机飞行轨迹在不同坐标系中的转换公 式及已知飞行轨迹求解信道模型参数的方法。最后针对两种不同的典型飞行场景,对无人机 通信链路的多径时延、传输损耗及多普勒频率算法进行了仿真验证,并获得了基于飞行轨迹 的无人机空空数据链信道模型。该模型对无人机数据链系统参数选取、物理层算法设计和性 能分析等具有重要意义。     

一种功能分层的无人机测控链路互联互通设计方法

参考开放式系统互联模型,采用功能分层的方法建立了无人机测控链路抽象架构,分析了链路互联互通的影响要素。提出了一种适用于各种物理层波形、数据类型、消息格式、链路管理体制的测控链路互联互通设计方法,实现了不同型号无人机测控链路的互联互通,为现役的各型无人机链路改造及后续新型无人机链路通用化设计奠定了基础。     

无人机一站多机数据链技术

面向多无人机协同作战应用需求,在分析国内外一站多机技术体制的基础上,提出了一种基于数字多波束天线的一站多机数据链系统。系统中地面站作为地基无线路由器,单个波束构成的链路可以装载不同的波形及协议,实现多无人机协同工作,显著提高无人机的使用效能。分析了一站多机数据链系统军事需求并给出了系统的设备组成,重点从测控通信链路的角度分析了数字多波束天线、动态随机接入、链路动态重构、多无人机协同实时任务规划、网络协议体系等关键技术。相关内容可供无人机一站多机数据链系统顶层设计参考。     

未来飞行器测控通信体系结构及关键技术

根据未来需求和技术发展趋势,提出了中期面向航天器、航天靶场、临近空间飞行器、无人 机的测控通信体系结构,展望了远期天空地一体化飞行器测控通信系统的体系结构,讨论了 未来测控通信系统需要研究的主要关键技术。     

基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术

通过对无人机互通互联互操作等通用化测控系统的研究,提出了基于VPX架构的无人机测控终端综合化开放平台技术,通过采用标准化、通用化硬件模块,软件设计统一规范和标准,嵌入第三方软件,实现任务功能协同开发。该技术可以支持陆态、海态、陆海态等多种不同体制平台任务的任意加载,为实现地面站与地面站、地面站与舰面站、舰面站与舰面站之间的多站一机管控切换提供了有力支撑,有效增强了无人机系统跨域作战的能力。同时,系统能够满足无人机多类型、多型号不断扩展的需求,减少无人机测控装备种类,降低新型无人机系统装备建设成本,提升了无人机系统的生存性、灵活性和作战效能。     

一种基于模式的集中控制软件架构的设计

为适应各种控制管理类系统的发展,传统的软件设计开发方式已不能满足需求。为此,研究并设计了一种基于模式的集中控制系统软件架构。实际应用结果表明,该软件架构具有较强的可复用性和扩展性。     

基于CCD的二维条形码检测系统

为解决条形码污损的产品流入市场的问题,提出了在产品包装前对条形码进行检测、 比对和排除问题的系统方案,采用高速CCD读码,以JAVA实现译码,用Excel VBA完成信息 比对和问题处理。以QR二维条形码为检测对象,详细阐述了系统的硬件架构和软件开发过程 。测试结果表明,系统具有投入低、实用性强的特点。     

一种基于SDN的开放SaaS平台网络安全体系设计

为解决开放软件即服务（SaaS）平台下的网络安全问题,将软件定义网络（SDN）与开放SaaS平台建设相结合,提出了一种基于SDN的开放SaaS平台网络安全体系设计思路。在对系统物理模型、功能模型与协同模型进行分析的基础上,设计了系统体系结构,分析了体系构成关键要素,给出了系统典型应用示例。基于SDN开展SaaS平台网络安全系统建设,对提高系统的安全性与开放性、构建满足用户个性化需求的网络安全体系具有重要意义。     

一种基于VxWorks的高实时性软件架构设计

重点描述基于VxWorks操作系统的高实时性嵌入式应用的架构设计,以及用于TDMA领域的移动通信机软件的开发.使用这种设计手段可实现在多任务条件下嵌入式软件的高实时性与稳定性等性能,对实时性要求高的软件设计师会有一定的参考价值.     

天基信息网络的软件定义网络应用探析

现有各种空间、地面网络节点的互连互通,在一定程度上可满足特定应用需求,但由于各节点在空间、物理以及功能的局限,限制了天基信息高效传输、融合以及按需地应用。分析了天基信息网络的发展趋势,提出了网络架构构想,并对主要关键技术的研究方向进行了梳理。在空间核心节点上采用软件定义的多功能载荷平台,并基于软件定义网络（SDN）架构和空间容中断网络协议构建天基信息网络。通过资源虚拟化、处理多元化、应用无阻化的方式,保障天基信息网络适应信息按需定制和高效共享等应用需求。     

信息物理融合系统软件可信性演化动力学建模

信息物理融合系统(CPS)软件可信性建模是CPS可信软件开发过程中至关重要的一环,现有的形式化方法、软件验证技术并不适合对CPS软件可信性动态演化进行描述和分析。在深入分析CPS可信软件动态演化过程的基础上,结合非线性动力学的基本理论和方法,研究CPS软件可信性演化的动力学机制,对CPS软件在内外双重因素影响下的可信性演化过程进行建模,并分析其可信性演化规律,为CPS软件可信性研究提供了一种新手段。通过对一个工业控制领域中CPS软件的建模与分析,验证了该方法的可行性。     

基于5G的警务集群系统

通过分析集群通信系统沿专网与公网方向发展演进的技术趋势,结合公安调度需求研究了基于5G切片的警务集群系统体系结构,包括应用层、服务层、传输层、终端层、标准及管理体系和安全保障体系。在网络组网架构方面,通过超高可靠低时延通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications,uRLLC)切片传输控制信号,增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,eMBB)切片传输业务内容,并提出集群业务软件中通信调度业务逻辑、综合业务适配和维护管理软件的模块组成,对其应用的协同算法、时延保证、安全可靠性和可扩展性等关键技术问题给出建议。基于多智能体控制模型提出多接入边缘计算(Multiple Access Edge Computing,MEC)服务器之间状态同步协调算法,为警务集群系统在5G技术体制下的进一步发展提供了基础。     

卫星地面站高速数据传输终端平台设计

提出了一种具有开放式架构的新型高速数据传输终端平台,它以RapidIO作为各处理板卡的监控指令接口,以两个8×PCIe作为各处理板卡的数据接口。设计了有源交换网络背板实现系统互联;设计了通用处理板卡通过软件重构以实现数据上行调制或数据下行接收功能;下行接收的数据通过块数据传输,传输速率最高达40 Gb/s;通过独立磁盘冗余阵列扩展固态盘阵列实现数据高速记录,数据记录速率不低于500 MB/s;通过万兆以太网接口实现数据高速实时转发,数据转发速率不低于4 Gb/s;上行调制数据实时注入实时调制,数据速率不低于2 Gb/s。该平台硬件可扩展,软件可升级,控制和数据总线解耦合,可通过软件重构实现功能配置和在线更新,具有良好的扩展性和通用性,已在地面终端站高速数据传输系统中得到工程应用。