高动态编队无人机自主高精度时间同步方法研究

In order to solve the problems of high precision time synchronization of the High dynamic UAV autonomously, on the basis of the research of the “air to air” link of the UAV, this project construct a kind of short-wave ranging signal suitable for high dynamic UAV platform, make use of the high dynamic characteristics and motion of the UAV, solved some scientific issues such as link asymmetry and the Doppler shift in the two-way comparing method, intends to achieve the peer-ns-level high precision time synchronization for point to point; At the same time, about the high precision time synchronization for multi-points to multi-points in UAV formation system, this project proposed a kind of Group synchronization method based on the model of fireflies, and learn the "Game Theory" and models in Microeconomics, proposed a method for single-channel multi-access signal lossless, intends to achieve full network formation UAV overall hundred-ns- level of precision time synchronization, Finally, set up a test verification system, to verify the proposed new method and the actual results, providing new methods and technical support to solve the UAV point high dynamic formation and the whole network of independent high precision time synchronization, has some scientific significance and application prospects.

为解决高动态编队无人机自主高精度时间同步问题，本项目在研究无人机现有“空-空”通信链路的基础上，拟构建一种适合于高动态无人机平台的短波测距信号，利用无人机的高动态特性及运动状态，解决动平台上双向时间比对方法中链路不对称和多普勒频移等科学问题，拟实现无人机之间点对点ns级的高精度时间同步；同时，针对编队无人机系统中多点对多点的高精度时间同步问题，提出一种基于萤火虫同步模型的群同步方法，并且借鉴微观经济学中的“博弈论”思想和模型，提出一种单信道多信号无损接入的方法，拟实现编队无人机全网整体的百ns级的高精度时间同步；最后，搭建一套试验验证系统，对本项目提出的新方法及实际效果进行试验验证，为解决高动态编队无人机点对点及全网自主高精度时间同步问题提供了新方法和技术支撑，具有一定的科学意义和应用前景。

本项目立足于解决在没有任何外部时间源的情况下，建立高动态无人机之间时间同步链路或同步手段，完全自主地实现点对点及全网高精度时间同步，提高整个机群自主协同、自主生存和管理能力，保证高动态无人机系统的战略安全性和有效提高无人机群整体性能，目前在国内尚未见到相关研究报道，在国内无人机系统中尚处于空白。. 本项目在深入研究高动态编队无人机现有“空-空”通信链路的基础上，构建一种适合于高动态无人机平台的短波侧音测距信号，提出了一种既不依赖GPS系统的、也不依赖地面站控制的、完全由无人机本身独立自主实现点对点及全网高精度时间同步的方法，使编队无人机点对点时间同步精度达到ns级，全网时间同步精度达到百ns级，最后研制了试验验证系统一套，在试验平台上进行方法验证与指标测试，为我国高动态编队无人机的高效协同和自主运行提供新方法和技术支撑。.项目组完成了阶段研究进展报告3篇，发表EI检索论文3篇，中文核心期刊1篇，获得软件著作权8项，研制出工程样机1套。. 该项目的应用前景如下：. 无人机是武器装备体系的重要组成部分，在现代化战争中具有其它武器所不可替代的重要地位，是我国空军正在大力发展及装备的武器系统。然而，随着战场环境的日益复杂，常规的、单个的无人机已无法完成复杂的侦察和打击任务，从战斗模式而言，集合多型号、多梯度、多架次无人机组成的无人机群，通过自主导航定位、联合编队进行协同侦察、联合作战和共同打击的模式将是无人机系统未来发展的主流方向。对整个机群而言，联合编队和相互协同是决定整个机群战斗效能的重要因素，而统一的时间基准、实时的高精度点对点时间同步和全网时间同步是实现多机协同的关键技术，基于本项目的研究，现已研制出无人侦察机机载时间同步终端设备的工程样机，目前已在某型无人侦察机试验系统中应用，经多次测试，目前样机的各项功能、性能指标正常，在未来的空军装备型无人侦察机编队系统中具有广阔的应用前景。