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无人机群中的天线系统

无人机群中的天线系统 微波工程仿真
2025-01-19
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将无线系统集成到无人机群中已经成为一个备受关注的策略。蜂群内的每一架无人机都可以配备一个小型的无线系统,使无人机能够实现相干信号组合。这种适应性有助于创建分布式天线系统,可以实时重新配置,以满足不断变化的操作需求。由于无人机的尺寸很小,这种分布式集成的方法具有几个关键的优点,如可重构性、灵活性、高天线增益和易于部署。

目录



  • 无线系统部署遇到的问题
  • 应用:无人机群中部署八木天线
  • 参考文献



UAV

As shown below👇

无线系统部署中遇到的问题

无人机群已应用于各种领域,包括灾害响应,它们可以在基础设施薄弱的地区迅速建立通信网络,以及环境监测点,在那里他们可以覆盖大量地区,收集有关污染或野生动物的数据。此外,与经常被建筑物和其他障碍物阻碍的地面通信系统不同,无人机群可以覆盖更大的区域,并通过动态调整其位置和方向提供更可靠的通信链路。


在无人机群上部署无线系统需要考虑几个重大挑战,

1、消除每个无人机节点上的振荡器的频率偏移,保持节点和参考位置之间的一致距离,考虑相对时间偏移,以及通过每个收发器系统处理相位延迟。

2、旋翼飞机上的振动引起的平台运动和振荡器漂移使系统进一步复杂化。

这些因素使得在无人机群上实现一个实际的无线系统极为困难。每个无人机节点的精确定位是至关重要的,因为位置不准确会导致蜂群传输或接收的信号之间的相位失调。





无人机群中部署八木天线

在无人机上部署高增益定向天线对于需要远程通信和聚焦信号传输的应用是必不可少的。Yagi-Uda天线由于其简单的结构,轻量级的设计,并且能够通过少量的元件实现显著的增益。然而,由于尺寸和重量的限制,在单一小型无人机上实现传统的uda天线通常是不切实际的。通过将天线元件分布在多个小型无人机上,可以克服这些限制,同时受益于天线的高方向性和增益。


对于一个基于无人机群的八木天线,每架无人机可以携带一个天线元件,将多架无人机集成到一个分布式的八木天线中。如上图所示,9架无人机可以构建基于9个无人机的天线八木天线,每个无人机携带一个天线元件。

理想情况下,每架无人机的位置应该被精确控制,以最小化天线元件的位置误差,否则会降低天线增益。



参考文献



[1] J. Diao, B. Debnath, M. M. Begum, B. E. Molen and R. Subedi, "Experimental Demonstration of Flying UAV Swarm-Based Reconfigurable Yagi-Uda Antennas," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, doi: 10.1109/TAP.2024.3521232.

[2] B. Shang, R. Shafin and L. Liu, "UAV Swarm-Enabled Aerial Reconfigurable Intelligent Surface (SARIS)," in IEEE Wireless Communications, vol. 28, no. 5, pp. 156-163, October 2021, doi: 10.1109/MWC.010.2000526.

        



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微波工程仿真
关注数学、电磁理论、微波射频、电路、工业设计等内容以及相关的仿真、设计工具软件。
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