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5G技術(shù)能否讓軍用飛機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化?

作者:Anita 發(fā)布時(shí)間: 2022-06-13 23:37:13

簡(jiǎn)介:】理論上是可以的!但是還存在很多不可預(yù)知的問(wèn)題!
我個(gè)人覺(jué)得只是時(shí)間問(wèn)題。
據(jù)報(bào)道,2020年3月9日19時(shí)55分,中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十四

理論上是可以的!但是還存在很多不可預(yù)知的問(wèn)題!

我個(gè)人覺(jué)得只是時(shí)間問(wèn)題。

據(jù)報(bào)道,2020年3月9日19時(shí)55分,中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十四顆導(dǎo)航衛(wèi)星。衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,后續(xù)將進(jìn)行變軌、在軌測(cè)試、試驗(yàn)評(píng)估,適時(shí)入網(wǎng)提供服務(wù)。北斗系統(tǒng)創(chuàng)新融合保航與通信能力。

北斗系統(tǒng)有多強(qiáng)大:

1.抗遮擋能力強(qiáng)

2.提供多個(gè)頻點(diǎn)導(dǎo)航信號(hào)

3.可以實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確受時(shí)、位置報(bào)告和提供短報(bào)文通信服務(wù)五大功能

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成,可在全球范圍內(nèi)全天為各類用戶提供高精度定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù),定位精度10米,測(cè)速精度0.2米/秒。

而第五代通信系統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)的建成,與北斗系統(tǒng)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,軍用飛機(jī)無(wú)人化絕對(duì)不是夢(mèng)!

600架無(wú)人機(jī)怎么操控?

無(wú)人機(jī)編隊(duì)的表演效果眾所周知,它不僅能夠滿足人們的視覺(jué)要求,還有望取代煙火表演達(dá)到零排放量的環(huán)保要求。除此之外,于拍攝而言,編隊(duì)飛行能夠在立體空間內(nèi)快速采集多角度的影像資料,在搜索救援中提供信息支持;對(duì)于物流而言,編隊(duì)飛行能夠靈活地派送貨物,協(xié)力運(yùn)送重物;對(duì)于軍用而言,編隊(duì)飛行能夠密集突防,提高任務(wù)成功率。所以它的用途還是相當(dāng)廣泛的。

1.無(wú)人機(jī)基本飛行控制原理 這種基本的控制算法已經(jīng)爛大街了,基本上都在用,在這簡(jiǎn)單說(shuō)一下。單臺(tái)無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的基礎(chǔ)。下圖是無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行的關(guān)鍵技術(shù)原理,CPU實(shí)時(shí)采集姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù),其中姿態(tài)傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁力計(jì),依靠這9軸姿態(tài)信息進(jìn)行姿態(tài)解算融合得到四元數(shù)和歐拉角,傳感器采集的信息作為當(dāng)前姿態(tài),目標(biāo)姿態(tài)由遙控器的通道信息決定,二者偏差作為PID的輸入控制,姿態(tài)控制通過(guò)串級(jí)PID,外環(huán)角度環(huán),內(nèi)環(huán)進(jìn)入角速度環(huán),整定內(nèi)環(huán)和外環(huán)PID之后輸出加到姿態(tài)控制上,完成無(wú)人機(jī)的平穩(wěn)控制飛行。

2.無(wú)人機(jī)定位

(1)測(cè)距定位 在每臺(tái)無(wú)人機(jī)上安裝距離傳感器,計(jì)算出各臺(tái)無(wú)人機(jī)之間的相對(duì)距離,然后進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,根據(jù)相應(yīng)算法得出無(wú)人機(jī)的位置。它的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算所得位置比較精確,但是運(yùn)算量比較高,另外三維空間中的距離傳感器種類很少。

(2)GPS+氣壓計(jì) 通過(guò)GPS獲得無(wú)人機(jī)二維平面位置,再結(jié)合氣壓計(jì)和超聲波模塊計(jì)算出高度,最終得出飛機(jī)空間位置。飛機(jī)在低空飛行時(shí)通常采用超聲波模塊獲取高度信息,精度很高,在高空時(shí)采用氣壓計(jì)。

(3)圖像識(shí)別定位 通過(guò)多個(gè)攝像頭獲取環(huán)境三維空間圖像,使用圖像識(shí)別技術(shù)將圖像進(jìn)行處理,對(duì)飛行空間進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,將識(shí)別出的不同維度的無(wú)人機(jī)位置信息整合,可獲得三維空間中無(wú)人機(jī)位置。該方法在圖像識(shí)別過(guò)程中數(shù)據(jù)運(yùn)算量也很大,另外受地域限制,只可在布有攝像頭的環(huán)境中飛行。 3. 防誤撞軌跡規(guī)劃 為防止無(wú)人機(jī)在變換隊(duì)形時(shí)發(fā)生碰撞,我們?yōu)槊颗_(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)置一定的安全距離。如圖,以每臺(tái)無(wú)人機(jī)為球心,固定距離為半徑的球體設(shè)為其安全區(qū)域,其他無(wú)人機(jī)不得進(jìn)入。若在飛行過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)其他無(wú)人機(jī)的安全區(qū)域,該無(wú)人機(jī)必須繞行到達(dá)目標(biāo)位置,不可直線行進(jìn),避免發(fā)生碰撞。

4. 位置信息共享 無(wú)人機(jī)如要完成整齊的編隊(duì)動(dòng)作,必須統(tǒng)籌規(guī)劃所有無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行位置。為此,需要設(shè)定一臺(tái)無(wú)人機(jī)作為主機(jī),其余為副機(jī)。主機(jī)負(fù)責(zé)接收信標(biāo)臺(tái)的控制信息,然后進(jìn)行解算,把預(yù)定路徑中每臺(tái)無(wú)人機(jī)的位置通過(guò)遠(yuǎn)距離通信模塊傳送給副機(jī),設(shè)置合適的信息格式,副機(jī)接收到主機(jī)的位置信息后把其作為自己的目標(biāo)位置向其飛行,實(shí)現(xiàn)所有無(wú)人機(jī)的路徑統(tǒng)籌規(guī)劃。

600架無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè),展示特定姿態(tài)配合燈光秀是無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演,目前在中國(guó)各地大放異采。每逢新春、中秋、國(guó)慶等佳節(jié)以及一些重大會(huì)議、活動(dòng),一些大城市都會(huì)以無(wú)人機(jī)飛行燈光表演形式,給人們帶來(lái)一場(chǎng)場(chǎng)視覺(jué)盛宴,

無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演涉及到技術(shù),除了單臺(tái)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)需要的飛控、通訊、數(shù)傳、圖傳等技術(shù),主要涉及到大量無(wú)人機(jī)的管理與協(xié)同。

1)無(wú)人機(jī)集群技術(shù)

無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演離不開(kāi)多架無(wú)人機(jī)的協(xié)作完成,這就會(huì)產(chǎn)生一種集群行為,即外觀上看起來(lái)一群實(shí)體聚集在一起兜圈或朝特定方向行動(dòng)。而這種集群行為加上無(wú)人機(jī)技術(shù),就產(chǎn)生了無(wú)人機(jī)集群技術(shù),事實(shí)上最初的無(wú)人機(jī)集群概念就是起源于鳥(niǎo)群,以群體的形式出現(xiàn),通過(guò)相互合作發(fā)揮共同作用。

2)集群控制算法

無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演必須確定無(wú)人機(jī)之間邏輯上和物理上的信息關(guān)系和控制關(guān)系,針對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題而進(jìn)行的體系結(jié)構(gòu)研究,可以將多無(wú)人飛行器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制有飛行器地結(jié)合起來(lái),保證多無(wú)人飛行器系統(tǒng)中信息流和控制流的暢通,為無(wú)人機(jī)之間的交互提供框架。集群控制算法不僅可以保證多架無(wú)人機(jī)之間能有效地進(jìn)行協(xié)同,而且可以不依賴于無(wú)人機(jī)的數(shù)量,即無(wú)人機(jī)可以隨時(shí)退出或者加入集群,而不會(huì)影響控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。

3)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在多架無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)自組織系統(tǒng)中,無(wú)人機(jī)作為通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),其空間的分布決定了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著不同的通信性能。在一定的通信拓?fù)浼靶阅芟?,根?jù)所執(zhí)行的任務(wù)分配通信資源,提高通信質(zhì)量。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演,每架無(wú)人機(jī)都將進(jìn)行過(guò)多次全參數(shù)的飛行安全排查和按照實(shí)際飛行地點(diǎn)真實(shí)坐標(biāo)模擬的驗(yàn)證飛行及航線避讓,所以即便是通訊收到嚴(yán)重干擾甚至完全中斷的情況下,無(wú)人機(jī)仍然可以安全完成既定任務(wù)并返回起飛地點(diǎn)。任何個(gè)體飛行器的單一故障都不會(huì)影響其它飛行器的任務(wù)執(zhí)行,也不會(huì)拖累編隊(duì)整體任務(wù)安全完成。

在無(wú)人機(jī)編隊(duì)表演前,編隊(duì)團(tuán)隊(duì)都要申請(qǐng)空域,公安報(bào)備,實(shí)地勘探飛行場(chǎng)地,協(xié)調(diào)通訊保障,策劃編隊(duì)表演腳本,不斷進(jìn)行試飛、調(diào)試。

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