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无人机组网侦察关键技术研究

唐建华  
【摘要】:现代战争中,无人机由于自身的隐蔽性、全天候等因素成为战争的宠儿,身影无处不在。无人机在战前侦察情报、战时感知态势、战后评估战局等方面的作用必不可少。侦察所获取的情报,在评估敌我双方军事实力、调整我方军事行动以及提升精确制导武器的命中精度和杀伤威力等方面的作用无可替代,是影响战争结局走势的主要因素之一。本项目和XXX工厂合作,利用无人机组网侦察的冗余信息来面对日益复杂的战场环境以及各种反侦察手段所带来的挑战。机载各种航空航天电子设备的无人机通过互相合作、信息共享、相互协调,完成单架无人机几乎无法完成的侦察任务。本项目重点研究无人机组网侦察中的关键技术,例如时间同步技术、定位技术、航迹规划以及侦察信息分析利用等,同时硬件实现并验证部分算法。本文的研究思路是:无人机群在地面时间同步之后,飞往指定的战场区域执行侦察任务,包括定位静止辐射源,监视可疑的移动辐射源等;在获取的情报之上,以雷达为例,进行目标分析与处理,包括绘制雷达威力图,判断雷达周期和雷达扫描方向等,同时设计航迹欺骗;最后硬件实现航迹欺骗,验证定位算法。本文主要实现了如下工作:(1)结合具体的研究条件针对SCPA算法进行修改,让以测距为主的SCPA算法实现测量时间的功能并推导等式;同时利用载波相位平滑伪距及其改进思路对SCPA算法进行改进,进一步提高时间精度,以达到无人机组网中时间同步精度的要求。(2)在战场环境下,通过各种传感器或者机载合成孔径雷达获取距离、方位角参量,采取牛顿迭代法、多边定位算法和三角定位算法求解静止辐射源目标的地理位置,重点说明牛顿迭代法中定位误差和迭代次数的关系。(3)针对战场环境下的可疑移动辐射源目标,利用无人机组网侦察的冗余信息,在经过时间和空间坐标系转换之后,采用联邦滤波技术处理移动辐射源目标的轨迹以达到实时监控的目的,进行威胁评估并试图破解敌军作战意图。(4)基于侦察所获取的情报,分析和归纳,以雷达为例判断雷达的地理位置、雷达威力图、扫描周期和扫描方向等并给出详细的等式,最后阐述径向航迹欺骗模型并仿真欺骗参数。(5)以DSP为主实现径向航迹欺骗,在外场测试过程中,在雷达屏幕上可以看到一条“曲折”的欺骗航迹,分析并解释“曲折”的原因;以ARM为主验证牛顿迭代、多边定位算法以及三角定位算法,比较并解释硬件实现和场景仿真中结果数据的差异。


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