基于无人机平台的发射干扰技术研究

摘要

随着无人机技术的不断发展，其作战样式也从之前的单平台作战逐步转向可以适应复杂战场环境的多平台作战，即作战方式逐渐向“蜂群”方面发展。单架无人机性能单一，执行任务能力有限，而且难以完成多个任务，而通过无人机蜂群的方式，可以同时支配多架无人机，合作完成复杂的任务，能在复杂的战场环境中更好的完成指定的各项任务。在此基础上可以利用无人机蜂群搭载干扰设备对雷达进行大规模协同干扰，蜂群干扰机可以配置在敌方纵深，发射功率较小，在使用过程中具备距离优势和空间分布优势。本文主要围绕无人机蜂群怎样形成有效的协同干扰波束这一问题进行研究，论文的主要工作如下: 首先，针对单个无人机有效干扰能量较低的问题，将无人机携带的干扰设备视为发射电磁能量的天线阵元，引入阵列天线模型，给出天线阵列的基础理论。根据理论的基础推导出3种常用的蜂群阵列形式。并通过仿真实验结合实际情况给出了均匀阵列的干扰效果，实验证明由于无人机间距过大，均匀布阵的无人机群很难集中干扰能量。最后从雷达探测区域这个角度，通过仿真实验给出蜂群协同干扰的优势。 其次，结合无人机蜂群的实际情况，研究了无人机蜂群协同干扰的非均匀站位方案，给出了优化模型，选择不同的智能算法结合模型对无人机位置进行了优化仿真。仿真结果表明，对于单圆环阵列改进的入侵杂草算法具有较好的干扰效果，而对于平面阵蝙蝠算法具有较好的干扰效果。针对在实际干扰过程中的可能出现的无人机位置偏移、无人机损毁、主瓣宽度和时间延时等问题进行了仿真实验，利用优化算法进行了修正，仿真实验证明修正效果良好。 再次，考虑到单架无人机可以搭载多个干扰设备元的情况，针对单架无人机搭载的最小设备数目进行研究，引入矩阵束方法，并且将矩阵束方法优化的最小干扰设备数搭载到同一架无人机上，然后结合智能优化算法对无人机位置进行了仿真实验分析。仿真实验证明该方式比单无人机单干扰设备的集群干扰效果好。 最后，主要研究了蜂群分布式干扰的相关问题。结合分布式优化模型对于蜂群分布方式进行了仿真。结合了雷达具体信号，分别对于欺骗式干扰和压制性干扰介绍了干扰原理并进行了干扰实验仿真，给出了不同类型的干扰信号对于雷达不同的干扰效果。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2课题研究现状

1．2．1无人机蜂群作战的研究现状

1．2．2阵列天线研究现状

1．3论文主要工作及结构安排

第2章蜂群阵列的基本原理

2．1引言

2．2阵列天线的理论基础

2．2．1方向图乘积定理

2．2．2方向图函数

2．2．3主瓣宽度与副瓣电平

2．3典型的无人机蜂群阵列形式

2．3．1直线阵列

2．3．2圆环阵列

2．3．3平面阵列

2．4目标的干扰效果分析

2．4．1雷达探测距离

2．4．2算法仿真及分析

2．5本章小结

第3章基于智能优化算法的无人机蜂群布阵方案

3．1引言

3．2基于IIWO算法的单圆环阵列布阵方案

3．2．1入侵杂草算法

3．2．2单圆环阵列优化模型

3．2．3算法仿真及分析

3．3基于蝙蝠算法的平面阵列布阵方案

3．3．1蝙蝠算法

3．3．2平面阵列优化模型

3．3．3算法仿真及分析

3．4与实际情况结合的无人机蜂群自主调整分析

3．4．1主瓣宽度

3．4．2位置偏移

3．4．3损毁修正

3．4．4时间延迟

3．5本章小结

第4章基于矩阵束方法的单个无人机干扰设备数目优化

4．1引言

4．2矩阵束方法

4．2．1基本原理

4．2．2实现方法

4．3单个无人机干扰设备数目优化

4．3．1优化模型

4．3．2算法步骤

4．3．3仿真实验

4．4基于多阵元的无人机布阵方案

4．4．1单圆环阵列优化仿真

4．4．2矩形平面阵优化

4．5本章小结

第5章无人机蜂群分布式协同干扰研究

5．2．1分布式无人机蜂群控制结构

5．2．2优化模型

5．2．3算法仿真及分析

5．3对雷达的干扰样式

5．3．1欺骗式干扰

5．3．2压制性干扰

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢