无人机地空链路延时模型分析及验证系统设计

发布时间：2017-08-09 20:26

  本文关键词：无人机地空链路延时模型分析及验证系统设计

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【摘要】：由于无人机具有小巧灵活、成本低廉,良好的环境适应性等特点,无人机成为军事装备领域的研究热点。无人机通过地空数据链与地面操控人员进行信息通信。数据链是保障武器单元、指挥控制单元和传感器之间战术信息实时传递的关键所在,因此信息传输的实时性是对数据链的关键要求。尤其在现代网络中心战中,对信息传输的实时性要求更高,通信延时可能会影响战争的决策与指挥,甚至影响战争的结果,因此在设计无人机数据链时应尽量减小延时以保证无人机性能。本文首先分析了无人机系统的构成以及无人机地空数据链路的运行机制,在此基础上对造成无人机地空数据链延时的相关因素进行了详细分析,并通过对构成无人机地空数据链路的软件、硬件、组网协议进行的分析,确立了以时分多址协议为研究重点的目标。在对时分多址组网协议的运行原理进行深入研究的基础上,并结合现有的建模方法,提出了将理论分析与排队论理论相结合的方法,建立了无人机地空数据链路延时模型。然后,本文设计了无人机地空链路延时模型验证系统的总体方案。延时测试系统上位机采用Android操作系统,方便延时测量操作。下位机控制板核心单元采用STM32家族32位高速嵌入式微处理器作为主控处理器,其指令周期在10ns以下,减少嵌入式处理器对数据和信号进行处理时的非确定性延时对测量精度的影响。使用颜色传感器、位移传感器,采用模块化思想设计了对无人机数据链上行链路、下行链路、图像传输、指令回报等延时测量模块。最后,建立半实物仿真平台对延时模型和延时测试系统进行测试验证。对延时模型的对比分析表明无人机地空链路延时模型能够准确描地空数据链延时特性。对延时测试系统验证分析表明延时测量系统可以准确测量地空链路的通信延时。
【关键词】：无人机 数据链 延时模型 排队论 验证系统
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 1.3.1 本文研究的主要内容及工作14-15
• 1.3.2 本文的组织结构安排15-16
• 第2章 无人机地空链路组成与延时分析16-26
• 2.1 无人机系统的组织构成16-17
• 2.2 无人机地空数据链信息传输过程17-20
• 2.2.1 两点之间直接传输消息17-19
• 2.2.2 通过中继传输消息19-20
• 2.3 无人机地空链路延时因素分析20-26
• 2.3.1 数据链各软件模块延时分析21-23
• 2.3.2 数据链各硬件接口延时分析23-26
• 第3章 无人机地空链路延时分析建模26-33
• 3.1 地空链路通信延时带来的影响26-27
• 3.2 无人机地空链路延时模型介绍27-29
• 3.2.1 地空链路固定延时模型27-28
• 3.2.2 地空链路概率延时模型28
• 3.2.3 Markov链延时模型28-29
• 3.3 无人机地空数据链延时分析建模29-33
• 3.3.1 理论分析与排队模型29-31
• 3.3.2 延时模型分析31-33
• 第4章 延时测试系统的设计与实现33-48
• 4.1 延时测试系统的测试原理33-35
• 4.1.1 输入输出总线类测试原理33-34
• 4.1.2 输入输出传感器类测试原理34-35
• 4.2 延时测试系统下位机设计35-41
• 4.2.1 下位机总体设计35-36
• 4.2.2 延时测试的模块设计36-40
• 4.2.3 延时测试算法分析40-41
• 4.3 上位机软件系统界面设计41-45
• 4.3.1 系统开发环境41
• 4.3.2 上位机软件总体设计41-42
• 4.3.3 各测试模块界面设计42-45
• 4.4 延时测试系统分析与验证45-48
• 4.4.1 延时测试系统自测试45-46
• 4.4.2 延时模型验证分析46-48
• 第5章 延时模型与延时测试系统验证48-53
• 5.1 半实物仿真平台的建立48-50
• 5.1.1 半实物仿真系统的组成48-49
• 5.1.2 半实物仿真试验配置49-50
• 5.2 仿真试验及结果分析50-53
• 5.2.1 延时模型的对比分析50-51
• 5.2.2 延时测试系统验证分析51-53
• 结论53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文59-60

【参考文献】

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本文编号：647163