机载空间光通信平台的交互多模型粒子滤波跟踪算法

机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,高精度实时性的机载平台跟踪问题一直是其研究的难点问题之一。因为机载通信平台机动形式的多样性,用单一的模型很难准确描述机载平台的运动状态,因此需要采用多个模型进行描述,即交互多模型方法。粒子滤波能够处理非线性/非高斯问题,其与交互式多模型结合可用来获得更好的跟踪性能。针对粒子滤波算法计算量大、实时性差的问题,给出了粒子滤波算法的并行处理方法。通过计算机仿真,交互多模型粒子滤波算法与其他算法相比,其跟踪性能有较大的提高,忽略通信代价,并行处理的粒子滤波时间开销显著下降。     

机载空间激光通信终端的参数辨识跟踪方法研究

针对机载空间激光通信终端的机动形式多样性,建立了机载激光通信终端运动模态,应用改进的递归最小二乘法实现观测数据加权,将参数辨识方法和卡尔曼模型结合,动态调整卡尔曼模型中的状态转移矩阵,实现对机载激光通信终端的机动跟踪。构建机载空间激光通信的跟踪实验平台,模拟机载激光通信终端多种运动模式的实验表明,本文的参数辨识卡尔曼算法具有跟踪精度高和响应时间短,且具备多种动动模式的跟踪适应能力。     

机载激光通信系统精跟踪单元变结构控制技术

APT(Acquisition Pointing Tracking)复合轴子系统是机载激光通信系统的核心技术,也是实现机载激光通信的前提和保证,其中,精跟踪单元对粗跟踪残差进一步抑制,决定着整个复合轴的跟踪精度,是APT系统的核心部分.通过对精跟踪伺服单元结构的分析及复合轴APT系统对精跟踪单元的要求,设计了精跟踪的控制函数模型.根据不同飞行平台振动环境的特点,实现了变结构的精跟踪智能控制,使精跟踪的控制精度达到最优,并进行了MATLAB仿真验证.最后,经过APT复合轴的室内实验系统测试得出:在几种典型的机载平台环境下,最终的跟踪精度都保持在3 μrad左右.     

高超音速机载平台卫星通信应用及发展方向

简述了高超音速机载平台概念,分析了该平台通信需求;以移动用户目标系统的性能为例,阐释卫星通信在高速机载平台上的适应性与优势;分析和讨论了高超音速条件下会出现的问题,提出了保障未来机载平台卫星通信发展所需的关键技术。     

粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法

机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,机载空间激光通信终端的高精度实时动态跟踪一直是其研究的难点问题。为了解决机载空间激光通信终端的机动形式多样性的问题,提出了自适应参数辨识粒子滤波方法。在连续的时间域中,基于三阶线性微分方程的参数辨识模型描述机载空间激光通信终端运动,该模型能适应机载激光通信终端的多种运动模式,粒子滤波能处理非线性/线性高斯问题,因此可以引入到参数辨识模型中。实验结果表明:该算法能改善收敛精度,对工程应用也有重要意义。     

一种机载多传感器融合架构的设计

通过对机载多传感器融合技术及现代机载平台的分析,提出一种以跟踪为核心功能的机载多传感器融合架构,在载机平台之间采用无融合中心的分布式融合结构,在载机平台内部通过传感器管理构成闭环系统,针对不同的系统性能需求,将目标跟踪划分为主动跟踪、被动跟踪、主/被动协同跟踪三种跟踪模式,并给出各跟踪模式的详细结构.     

双机之间激光通信ATP技术研究

机载激光通信系统中,激光光束的对准是通信能否进行的关键,采用ATP(捕获、跟踪和瞄准)技术来解决两机光端机的对准问题。主要进行了两机之间信标光捕获方法研究以及对跟踪和瞄准光学系统进行设计。给出了具体计算的原理方法和数学模型,同时对ATP系统的跟踪和瞄准精度指标进行确定。     

机载激光通信的重复自抗扰视轴稳定控制

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,重复控制补偿自抗扰算法可以有效抑制平台的非线性扰动,提高了系统的稳态精度,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性。     

机载激光通信终端的模糊变结构跟踪方法研究

机载激光通信系统中视轴的稳定性决定了通信质量的高低,该过程是一个典型的非线性问题.为保证通信链路的建立与稳定,提出一种模糊变结构控制方法.借助变结构思想将模型线性化处理,并用模糊算法来确定切换增益的取值,以削弱抖振.该方法响应迅速且易于实现.仿真结果表明,该方法对机载环境下的激光通信终端所受到的扰动与系统参数摄动具有很好的抑制作用,能够实现视轴的快速稳定跟踪.     

基于粒子滤波的机载目标跟踪系统设计

基于微小型机载成像跟踪系统设计思想及需求,设计并实现了以高性能的DSP芯片TMS320-DM642为核心处理器,结合可编程逻辑器件CPLD和FPGA的实时图像跟踪处理平台。平台采用基于粒子滤波的目标跟踪算法,实现对目标的实时跟踪。采用卡尔曼滤波器,提高了粒子的利用效率,在改进了算法实时性的同时解决了图像跟踪系统的延时性问题,提高了跟踪系统的稳定性。算法仿真结果表明,与传统相关匹配算法相比,基于粒子滤波的跟踪算法具有更好的鲁棒性和实时性,能满足机载成像跟踪系统实时图像跟踪的要求。     

机间紫外光通信网络MAC层分段运行退避算法研究

对飞机编队内部和飞机编队之间的紫外光通信网络工作模式以及相应的MAC层协议进行研究.为保证编队内所有飞机的信息共享与交互,编队内部采用非直视通信NLOS(a)模式;为保证通信距离和质量,编队之间采用NLOS(c)模式进行通信.机间紫外通信组网MAC层协议以原IEEE802.11 DCF协议为基础,对传统二进制指数退避算法进行改进,提出了一种基于分段思想的动态退避算法并进行了仿真研究,仿真结果表明:该算法与传统算法相比具有时延短,吞吐量大的特征,更适用于机间紫外通信网络.     

飞行中继平台的MDI-QKD应用性能

量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）技术的应用领域不断拓宽,其良好的安全保密性能可以有效应对通信安全威胁,在航空通信领域,基于航空飞行平台应用量子密钥分发技术有望大幅提升航空通信系统安全性级别,为局部地区保密通信提供可靠保障,进一步提高区域安全通信保障能力。针对非对称传输效率测量设备无关量子密钥分发（Measurement Device Independent QKD, MDI-QKD）协议在机载条件下的应用问题,在以飞行平台作为测量节点的测量设备无关量子密钥分发技术应用场景下,应用诱骗态协议建立了仿真分析模型,分析了气象条件、飞行高度对系统仿真性能的影响。仿真实验结果表明,在15 km能见度的晴朗天气下,在无人机常用高度飞行的空中移动平台应用诱骗态测量设备无关量子密钥分发协议可以提供作战通信保障,在较远距离通信中存在通信盲区和飞行平台运动限制。同时证明了优化选择信号光源光脉冲强度方案可以有效提高通信能力。实验及分析为量子密钥分发技术在飞行平台上的后续研究和实际应用提供了理论分析基础和优化方法。     

机载传感器加速度状态下可靠性检测系统研究

针对机载传感器加速度状态下性能检测问题,设计并实现了一种机载传感器不同加速度状态下可靠性检测系统。该系统基于离心运动提供加速度原理和RS485通信技术,设计并实现了离心机数据采集系统。实验结果表明,设计的离心机实验平台可靠稳定,能够实现飞机加速度模拟,以及在0-10G不同加速度条件下的传感器输出信号高速采样检测,传感器标准样本临界状态检测准确率达到100%,有效保证传感器在飞机运行过程中的正常工作。     

一种综合射频系统SCA软件平台的设计与实现

针对机载综合射频开放式系统架构,为了在软件综合层面上实现波形应用软件与具体平台的解耦,设计并实现了一种基于软件通信架构(Software Communication Architecture, SCA)的软件平台及其环境工具,解决了机载平台软件的分布式通信、资源调度管理、系统建模等技术问题,从而实现功能、应用和波形的组件化与动态重构。测试验证与工程应用情况表明,软件平台能够满足机载领域信号、信息处理强实时、高可用的应用需求,可有效提升综合射频系统软件开发质量与集成联试效率。     

基于PXI机载计算机ATE设备的设计与实现

随着测试设备对高性能、高性价比要求的不断提高,先进的PXI测试技术平台应运而生,将其应用于机载计算机ATE设备软、硬系统结构设计,模拟、离散及数字通信接口设计以及测试设备自身计量校准设计等,将为PXI测试平台应用于测试设备提供实践平台,并为机载计算机设备及类似测试设备提供优良的系统设计方案,其采用模块化、标准化思想,通用性和推广性极强。     

基于AFDX总线的端系统测试技术

AFDX总线技术是目前航空机载设备交换式网络的代表,也是近年来大型飞机航空机载设备首选的总线通信网络。为了实现某设备AFDX总线主要功能和性能检测,简要介绍了AFDX总线技术的基本原理与通信特点,通过使用VC＋＋6.0软件技术在工控机上集成了AFDX端系统测试功能,并给出了该技术在AFDX端系统上的测试结果。     

基于DPCA的机载SAR系统运动误差及其补偿

基于相位中心偏置天线（DPCA）技术的机栽SAR系统在实际运用中普遍存在着因雷达平台运动不稳定导致DPCA约束条件不满足的问题,这在很大程度上影响了机载SAR系统的杂波抑制性能。针对这个问题,该文以双天线机载SAR系统为模型,通过对DPCA的对消原理和运动误差的分析,结合插值理论,对载机匀加速运动状态下造成的运动误差提出了一种基于三次样条函数的运动补偿算法。通过计算机仿真,验证了该算法的有效性,且算法易于工程实现。     

基于多线程技术的机载总线仿真系统的研究与实现

研究了基于ARINC429总线和局域网的某型飞机的分布式总线仿真系统，该系统采用数字仿真和半物理仿真技术相结合，模拟飞机内部的各种机载设备如何通过总线交连进行相互通信的过程，目的是研究和动态监视飞机在执行飞行、导航、作战等任务时的总线数据流动情况，为机栽设备的检测、维修提供数据依据。给出了系统总体结构和总线接口板的硬件设计，重点讨论了运用多线程技术实现总线多通道通信的软件设计方法。该系统在运行中，具有良好的实时性和可靠性。构造了具有远程通讯能力的飞机内部设备的连接、分析、研究、实验、测试的通用平台，为分析、诊断系统建立一个有效的数据管理中心。     

外场条件下机载通信系统原位性能测试研究

当前外场只对机载通信设备进行自检、功能检查,内场虽能进行性能测试,但是针对单个设备(子系统)的离位测试,不能反映通信系统的整体性能状态。也就是说,当前外场检查、内场测试均存在一定的局限性,必须寻求在外场条件下对通信系统进行原位性能测试的途径。以某型机载超短波通信系统为例,结合外场实际条件以及部队、厂所维修保障经验,提出了基于天线辐射和线缆连接两种原位性能检测方案。通过对方案设计、指标选取、测试原理及步骤的详细分析研究,结合实际的测试经历,实现了对机载通信系统的系统级性能的全面测试和验证,测试结果和数据对于部队掌握通信系统实际装机状态和更好地进行设备维护具有重要的指导意义。