无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究

发布时间：2017-09-08 22:39

  本文关键词：无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究

  更多相关文章： 无人机信道 统计特性 信道参数估计 分解模型 MIMO 动态信道仿真

【摘要】：无人机具有结构简单、造价低廉、减少人员伤亡等优点已得到广泛应用,无人机飞行过程中需要持续通过数据链系统与地面控制中心或其他飞行器进行数据传输。然而,无人机通信环境复杂多变,对数据链设备的可靠传输能力要求较高,因而需要建立合适的传播信道模型进行研究。本文所研究的无人机通信信道模型对物理层算法优化及数据链通信系统方案设计具有重要参考意义,而基于该模型研制与真实状况非常接近的信道模拟器,可以在实验室内完成对数据链设备的性能测试验证,对控制风险、降低成本和减少伤亡事件发生等具有重要实用价值。首先,简要介绍了无线信道基础理论,并基于无线信道延迟抽头线模型建立无人机动态信道模型。在此基础上,重点研究了基于无人机飞行轨迹的信道参数估计算法,并针对两种不同飞行场景进行了仿真分析。其次,基于高斯变量分解模型提出一种无人机信道实时模拟方法,详细推导了该方法的输出幅值分布,并针对无人机多天线系统的MIMO信道分析了该方法的空时相关特性,同时提出了一种基于分解模型的MIMO信道仿真方法,并进行了仿真分析,数值仿真结果表明仿真模型输出特性均与理论模型吻合。最后,基于前述信道模型及实时模拟方法设计研制一套无人机动态信道仿真器,重点研究了基于FPGA开发平台的动态信道实时模拟实现;同时利用不同的测试方案对无人机信道仿真器的各项性能指标进行了测试,分析结果表明,无人机动态信道仿真器能够满足各项设计指标要求。
【关键词】：无人机信道 统计特性 信道参数估计 分解模型 MIMO 动态信道仿真
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 无人机通信信道模型13-16
• 1.2.2 无线信道仿真及模拟16-17
• 1.3 论文结构和主要工作17-19
• 第二章 无线信道基础理论19-30
• 2.1 无线信道简介19-20
• 2.2 无线信道衰落特性20-27
• 2.2.1 大尺度衰落20-23
• 2.2.2 小尺度衰落23-25
• 2.2.3 二阶统计参量25-27
• 2.3 基于延迟抽头的无线信道模型27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 无人机动态信道建模及参数估计30-46
• 3.1 无人机动态信道模型30-31
• 3.2 基于飞行轨迹的飞行参数提取31-37
• 3.2.1 常用坐标系及转换31-35
• 3.2.2 飞行参数提取35-37
• 3.3 基于飞行轨迹的信道参数估计37-42
• 3.3.1 几何场景参数37-40
• 3.3.2 信道模型参数40-42
• 3.4 数值仿真与分析42-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 多天线无人机信道实时模拟方法研究46-57
• 4.1 基于高斯变量分解的模拟方法46-49
• 4.2 多天线无人机信道模型及模拟方法49-54
• 4.2.1 多天线无人机信道49-50
• 4.2.2 空时相关性矩阵推导50-52
• 4.2.3 空时相关衰落模拟方法52-54
• 4.3 数值仿真与分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 无人机动态信道硬件模拟实现57-74
• 5.1 总体方案论证与设计57-59
• 5.1.1 性能指标57
• 5.1.2 硬件方案论证57-59
• 5.1.3 总体设计方案59
• 5.2 基于FPGA的动态信道模拟实现59-66
• 5.2.1 多径阴影衰落模块60-62
• 5.2.2 功率可调噪声模块62-64
• 5.2.3 其他模块64-66
• 5.3 系统测试及结果分析66-73
• 5.3.1 系统测试方案66-67
• 5.3.2 测试结果与分析67-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 本文工作总结74-75
• 6.2 后续工作展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文82-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张书朋;杨金晶;张云龙;;基于模型和实车数据的汽油机实时模拟系统的研制[J];小型内燃机与摩托车;2008年05期

2 郭军,高世伦,蒋方毅;电控发动机实时模拟系统的研究状况[J];柴油机设计与制造;2002年04期

3 吴小航,刘军,陈军;核释热实时模拟程序[J];原子能科学技术;2004年05期

4 郑剑文;;反应堆中子动态过程的实时模拟[J];核科学与工程;1988年01期

5 魏胜锋,王绍挧,张云龙,石奕,康晓敦;发动机实时模拟系统中的发动机模型及其应用[J];内燃机工程;2002年06期

6 阎勇;李志忠;熊光楞;;过程控制对象的实时模拟[J];工业仪表与自动化装置;1990年01期

7 ;热工自动调节系统实时模拟装置[J];电力技术通讯;1979年02期

8 郭永红,颜永年,高洪涛,闫旭日;分层实体制造过程中热压温度场实时模拟研究[J];中国机械工程;2002年15期

9 王长波;谢步瀛;彭群生;;建筑物阴影的实时模拟[J];武汉大学学报(工学版);2006年04期

10 陈钱,柏连发,顾国华,张保民;微光图象实时模拟累加及其应用[J];南京理工大学学报;1997年06期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 李静海;;过程工程实时模拟——梦想还是现实?[A];中国化学会第27届学术年会化学的创新与发展论坛摘要集[C];2010年

2 杨先卫;张甫宽;;2D刚体碰撞的实时模拟[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年

3 马明全;周明全;耿国华;;分布式大规模交通网络实时模拟系统[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集（三）[C];2006年

4 李娟;霍亮生;龚堰珏;;发动机工况实时模拟系统硬件电路的设计[A];企业应用集成系统与技术学术研究会论文集[C];2006年

5 王槐欣;万华根;肖书星;金小刚;彭群生;;大规模音乐喷泉的实时模拟[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王磊;基于实时模拟信息反馈的湍流扩散火焰数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 张龙;大规模森林场景的树木摇曳效果实时模拟[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李f[;列车实时模拟运行系统研究[D];大连交通大学;2015年

2 张雄祥;刚体破碎特效实时模拟技术研究与实现[D];电子科技大学;2014年

3 周生奎;无人机动态信道建模及硬件实时模拟研究[D];南京航空航天大学;2015年

4 王吉林;复杂过程实时模拟技术研究[D];浙江工业大学;2009年

5 吴凌霞;液固交互过程中固体破碎现象的实时模拟研究[D];燕山大学;2012年

6 舒丹;基于网格粒子的水波实时模拟[D];华东师范大学;2010年

7 于亚莉;大规模场景中真实感风场作用的实时模拟研究[D];电子科技大学;2011年

8 吉祥;大规模刚体碎裂实时模拟的研究与实现[D];电子科技大学;2013年

9 周珊珊;大规模群体运动的实时模拟研究与实现[D];电子科技大学;2010年

10 李榕;大规模场景中刚体破坏实时模拟研究与实现[D];电子科技大学;2011年

，

本文编号：816745