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飞行器编队网络测距技术研究

遥测遥控 2019年第2期40卷 22-30页

作者：王鹏宇中国电子科技集团公司第二十七研究所

针对飞行器编队自主测控中的网络测距问题,在通过TDMA方式实现网络通信的同时,完成高精度时频同步与测距功能,测距精度可达厘米级。详细论述网络测距的基本原理,对测距误差展开分析,并在此基础上讨论网络测距功能与网络协议的关系。

关键词：飞行器编队网络星间测距

基于博弈论的飞行器编队通信功率控制方法研究

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基于博弈论的飞行器编队通信功率控制方法研究

作者：田宜桐南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着现代电子对抗技术和军事装备的发展,无源探测系统对飞行器及其搭载的主动辐射源设备的探测能力显著提升,严重威胁了飞行器的生存能力。导弹编队是航天飞行器的重要类型,弹载数据链在飞行过程中需要与编队中其他弹点或指挥系统进行... 详细信息

随着现代电子对抗技术和军事装备的发展,无源探测系统对飞行器及其搭载的主动辐射源设备的探测能力显著提升,严重威胁了飞行器的生存能力。导弹编队是航天飞行器的重要类型,弹载数据链在飞行过程中需要与编队中其他弹点或指挥系统进行实时信息交互,具有较大的射频暴露风险。射频隐身技术主要用于对抗无源探测系统,辐射功率控制是最为直接有效的射频隐身优化策略,本文针对导弹编队的通信拓扑和并发通信问题,将博弈论思想引入弹载数据链功率控制,提出了基于博弈论的导弹编队通信功率控制方法。本文主要研究工作和创新成果如下:(1)针对导弹编队中弹节点的射频暴露风险,将数据链的射频暴露机会作为导弹生存能力的衡量标准,建立辐射功率、辐射时间与暴露风险之间的函数关系,提出了生命因子概念对导弹的射频暴露机会进行定量描述,并将生命因子作为导弹编队中的弹簇分选和主领弹选举算法的重要参数。(2)针对传统路由协议存在的高时延、高丢包等缺陷,将博弈理论引入导弹编队通信场景,提出了基于进化博弈的弹群编队协同通信路由协议。通过构建进化博弈效用函数,获得进化稳定状态,解决了弹群编队的路由分簇设计问题,实现了弹群编队主领弹选举的优化控制。仿真结果表明,本文所提路由设计方法相比传统方法具有更优网络时延和丢包率性能,提高了导弹编队的通信路由性能。(3)针对导弹编队间存在的数据链并发通信问题,将正和博弈思想引入导弹编队数据链功率控制,提出了基于正和博弈的弹群编队协同通信功率控制策略。该策略将不同路由的并发通信作为干扰源,利用发射功率、生命因子和信干比等参数构建效用函数,实现编队中弹载数据链的功率控制优化。仿真结果表明,本文所提功率控制策略改善了弹群编队并发通信干扰问题,减少了编队的截获概率。

关键词：飞行器编队射频隐身功率控制博弈论移动自组网

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拉格朗日点飞行器编队构型与轨道控制研究

拉格朗日点飞行器编队构型与轨道控制研究

中国宇航学会深空探测技术专业委员会第五届学术年会

作者：李晖候煜冠张乃通哈尔滨工业大学深圳研究生院哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院

未来的将借助飞行器编队完成空间科学任务,编队的构型保持和轨道控制是重要的研究课题之一。编队飞行器位于拉格朗日点,借助拉格朗日平衡点及其晕轨道的平衡特性,有利于编队构型的保持,为空间任务提供较高的位置精度。与地球周围的卫星... 详细信息

未来的将借助飞行器编队完成空间科学任务,编队的构型保持和轨道控制是重要的研究课题之一。编队飞行器位于拉格朗日点,借助拉格朗日平衡点及其晕轨道的平衡特性,有利于编队构型的保持,为空间任务提供较高的位置精度。与地球周围的卫星编队不同,空间飞行器编队需要考虑太阳光压摄动、第三体（日、地、月）引力摄动和后牛顿效应等对轨道控制的影响。有别于传统Kalman滤波和非线性智能自主控制,提出采用神经网络滤波进行空间构型保持和轨道精确控制方法,并列出了需要研究的关键技术问题和未来研究方向。

关键词：拉格朗日点飞行器编队空间构型轨道保持

来源： cnki会议评论

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多飞行器的有限时间姿态一致性编队控制

无人系统技术 2020年第2期3卷 22-29页

作者：刘国庆赵林青岛大学自动化学院青岛266071

通过有限时间命令滤波器和自适应控制研究了多飞行器编队的有限时间姿态一致性跟踪问题,并考虑如何解决系统惯性不确定性和干扰的影响。有限时间命令滤波器的使用避免了对虚拟控制信号进行求导运算。建立的误差补偿机制可以补偿由于应... 详细信息

通过有限时间命令滤波器和自适应控制研究了多飞行器编队的有限时间姿态一致性跟踪问题,并考虑如何解决系统惯性不确定性和干扰的影响。有限时间命令滤波器的使用避免了对虚拟控制信号进行求导运算。建立的误差补偿机制可以补偿由于应用滤波器造成的滤波误差,保证更高的控制精度。利用神经网络结合自适应技术以估计由未知惯性矩阵形成的不确定非线性动态。最后,利用李雅普诺夫函数证明了基于反步设计的控制器可以保证多飞行器的姿态一致性,跟踪误差能在有限时间内收敛到任意期望的邻域内,并通过仿真证明了该控制策略的有效性。

关键词：飞行器编队姿态一致性跟踪有限时间控制反步控制神经网络

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多飞行器自适应编队制导控制技术

航空兵器 2015年第3期22卷 8-12页

作者：梁雯洁贾晓洪中国空空导弹研究院河南洛阳471009

利用拉格朗日方法推导了飞行器编队飞行的精确动力学模型,考虑了非线性项和J2项对飞行器编队模型精度的影响,利用自适应方法,在线评估J2摄动项对飞行器编队相对运动的影响。基于李雅普诺夫理论的非线性自适应控制,保障了在未知空间摄动... 详细信息

利用拉格朗日方法推导了飞行器编队飞行的精确动力学模型,考虑了非线性项和J2项对飞行器编队模型精度的影响,利用自适应方法,在线评估J2摄动项对飞行器编队相对运动的影响。基于李雅普诺夫理论的非线性自适应控制,保障了在未知空间摄动影响下飞行器编队相对位置跟踪误差的全局渐近稳定。仿真结果显示:新的动力学模型能够准确描述飞行器编队飞行的相对运动。从而减少模型误差引起的燃料消耗。

关键词：飞行器编队自适应控制非线性 J2摄动

无角速度测量和饱和输入条件下航天器编队姿态有限时间跟踪控制

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航空兵器 2020年第4期27卷 39-44页

作者：关启学代京王伟光姜月秋沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110159 中国运载火箭技术研究院北京100076 火箭军工程大学西安710025

针对无角速度测量和饱和输入条件下航天器编队姿态跟踪控制问题,提出一种基于滑模面的有限时间协同控制协议。通过数学转换将未知饱和输入的影响与外部扰动相结合为总扰动,基于航天器的姿态信息,通过所设计的有限时间非线性观测器在线... 详细信息

针对无角速度测量和饱和输入条件下航天器编队姿态跟踪控制问题,提出一种基于滑模面的有限时间协同控制协议。通过数学转换将未知饱和输入的影响与外部扰动相结合为总扰动,基于航天器的姿态信息,通过所设计的有限时间非线性观测器在线估计未知总扰动,应用所提出的滑模控制协议,实现各航天器姿态跟踪误差的有限时间收敛。数值仿真验证了所提滑模控制协议的有效性。

关键词：飞行器编队无角速度测量饱和输入有限时间观测器滑模控制

基于业务需求的飞行器适变组网通信决策方法研究

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基于业务需求的飞行器适变组网通信决策方法研究

作者：周欣然哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

信息化战争是现代战争发展的不可避免的趋势,飞行器编队是未来战场上不可或缺的部分,肩负着信息传输、地形勘探等多种重要任务,因此对飞行器组网编队展开研究有重大意义。飞行器自组网(Flying Ad Hoc Network,FANET)作为无线自组网的分... 详细信息

信息化战争是现代战争发展的不可避免的趋势,飞行器编队是未来战场上不可或缺的部分,肩负着信息传输、地形勘探等多种重要任务,因此对飞行器组网编队展开研究有重大意义。飞行器自组网(Flying Ad Hoc Network,FANET)作为无线自组网的分支,不同于传统的无线自组网,具备飞行高度低和速度快的特点。而在低空飞行环境中,飞行器的飞行环境充满不可控因素,地形、敌人干扰等各种因素都会阻碍通信的顺利进行。另外,因为飞行器高速运动,组网的拓扑结构也会迅速变化,单飞行器得到的网络信息往往是局部的,依靠频繁广播信息补全网络信息的维护和搜索成本就会过高。路由信息不完善也不适合全局式的集中统一控制,于是这种信息不全的不稳定且高速变动的网络结构对实现可靠的通信带来了新的挑战。针对上述飞行器组网中存在的困难,本课题从以下几个方面进行研究。首先,针对飞行器组网通信需要可靠的路由算法问题,由于高速变动网络中,主动维护路由表的代价过高且往往时效性不强,本课题设计融合蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)和距离向量路由协议(Ad hoc On Demand Distance Vector,AODV)算法的被动式路由算法节约频繁搜索的开销。针对飞行器在飞行过程中需要通信的不同业务(文字指令或图像)都能取得较好服务,满足不同业务对通信性能指标的要求。并和同样是基于蚁群算法的混合式路由算法Ant Hoc Net以及经典的AODV和动态源路由协议(Dynamic Source Routing,DSR)路由算法从端到端时延、分组投递率和网络开销三个方面进行比较验证其性能。其次,由于飞行器组网编队需要协同完成任务,而空中飞行自由度高,所以需要协调统一控制。本课题结合虚拟结构法和领航员法设置虚拟的编队中心,让每个飞行器都处于这个中心周围一定范围的几何结构中。飞行器根据当前连接状态自适应调整编队中的相对位置。然后从失联飞行器角度出发,研究飞行器在失联情况下如何尝试重新接入组网的问题。设计采用层次分析法,依据失联飞行器当前所处地形环境,最后通信状态等信息自适应地决策重连的方案。另外还设计了飞行器在指令控制下紧急信息编队控制的方法。最后,在Unity3D中根据构建包含山地、海洋和平原的仿真场景用于模拟飞行器飞行的环境,并将真实地形环境映射在Unity3D中确保仿真效果贴近真实情况。在仿真场景中,直观有效地显示飞行器组网过程中的每个终端的通信状态和飞行情况,验证本课题设计路由算法的路由发现、建立和维护的过程是否正确有效。并用NS-2.35辅助分析本课题设计路由在业务传输中的性能表现,验证路由算法在网络中的可靠性,以及指令控制下的编队策略和失联重连方案的有效性。

关键词：无线自组网飞行器编队分布式网络蚁群算法