
第二届全球未来网络发展峰会
创新·引领·未来
非常感谢通信协会的邀请,也非常感谢朱校长的介绍以及长期对我的关心和关注,我这次汇报题目是无人机频谱认知仪研究内容,这个还在申报中,为什么在这汇报交流,有两个方面,希望得到大咖的指点,第二也给青年才俊铺路。
去年下半年在南京信息处召集了一个重大科学仪器的研讨会,研讨会主要是自由申报的一类,三天,但是我们通信领域只有两个项目,一个是朱校长的一个,还有张天老师的一个,从我们通信领域来说确实要思考这么一个问题,因为没有很好的通信仪器,你想做一些有意义的发现和认证比较难。比如说我们团队现在有一个小组做空地信道的认知,我跟他们说你们赶快搭建这样的系统,把很多设备放到无人机上去获取空地信道第一手消息,我们很多老师的资料都是来自国外,所以希望通过这个机会跟大家交流。这类项目申报我觉得最难的就是在科学和仪器上,在一年以前,我都不认为我能报这样的项目,然后暑假的时候,41所副所长徐建华邀请交流,就碰出这样的火花?什么火花我们的公司品牌叫思仪,叫会思想的仪器。
我们到南航以后,在无人机方面的一些特色在频谱检测设备上的检测形成申报的思想,那我今天汇报主要是分三个方面,一个是它的研究背景,还有一个是思考那部分的重要特性,还有一个是研究基础和条件。
我们来看,这个电磁空间面临的挑战,正在从陆域向空域延伸,天地一体化信息化网络是国家重要的基础设施。
我们高楼密集通信,我们现在的高楼很多,以前可能对它一根天线就可以了,未来可能用波束对每一层进行服务。
第二方面频谱安全严峻性向空域延伸,现在大家都知道黑广播,2017年全国是3074起,而且其中有很多影响了民航。
还有就是我们边境安全,边境“一带一路”国家战略要在边境重要海域实现无线电检测,无人机还有一个很可怕,就是右边上面的图,中缅边界,很多无人机送毒品,送毒品很难抓它。 第三个就是可能有些老师不太熟悉,我们的作战领域,我们以前是一个侦察机去查询情况,现在是群机(音)一起。
我们可以看到通过三个方面,现在缺乏什么呢?缺乏多域立体频谱测量与认知计算。所以可以看到目前还没有公认的的,多域立体频谱测量与认知计算的设备。
我们可以看出面临的挑战,对仪器有什么要求?就是频谱资源的态势呈现,刚才李老师的团队也介绍安全态势的问题,那么还有一个就是非法的定位跟踪,还有频谱作战的态势运作和推理。
第一个科学问题就是频谱空间立体采样,它主要是立体采样不失真的关系,那我们大家看到奈奎斯特采样,它解决了一维信号的采样不失真问题,实际是连续信号。第二个是图像采样,是信息太丰富了,第三个是频谱空间立体采样。
我们看首先要获取立体的频谱检测数据,然后通过认知计算来分析这样,我们看它关系的是主要有哪几个?一个是频率,我们知道从低频段(音)到高频段范围很广,特性相差很大,还有电波与媒介之间产生的影响,前阵子清华大学交流,他们说在海洋这个频谱环境和陆地有区别,还有一个教授跟我说了一个现象就是南极洲科考站还是一个大的问题,这里面还有环境作用基地问题。
然后需要突破的技术,一个是高精度的频谱测量,那么虽然我们的频谱检测设备,装到了无人机上去,但是装到无人机上去以后不能降低灵敏度,还存在低功耗,小体积、轻重量的问题,还有多域联合测量,包括GPS的位置信息,还有频谱数据的关系,还有速度方向、环境识别这些跟数据的关联,这个突破了以后形成频谱态势以后,对于作战的频谱安全走廊和频谱资源共享非常有帮助。
那么科学问题2是空基协同的观测,对地观测卫星系统占了所有卫星的30%,主要是利用空间优势来进行观测,还有就是原来的雷达观测是有源(音)观测。我们主要的研究是无源观测,它里面是波束是下往上它是在波束中穿梭,所以我们看协同的无源观测,从单机到多机,从频率单域到频率、环境展开。
它的思路,一个是分布式进行观测,这和原来不同,原来的时候观测是一个上面,我们是多个无人机,多个无人机飞行了以后会形成一个虚拟数据。
它需要突破的关键技术,主要是同步立体的观测,首先测量时差要小,还有多无人机的自主控制,左下土是前阵子发生的事。
其实在预言的时候是非常成功的据说是因为正式演出的时候,对手放了干扰,造成了很乱的结果。
那解决了这个问题以后,会实现定位跟踪等等,第三个问题就是电磁频谱空间的预测,我们知道有一维的预测,我们现在团队主要在做二维的频谱预测。那未来我们要做时、频、空、行为、环境多域的频谱预测,这里面我就强调一下行为,辐射源其实是电磁频谱空间里面的暴风眼,向右图的一样,暴风有一个眼,是电磁辐射源到哪里它哪里就是局部辐射的东西,这个行为对我们的预测肯定会有影响。
从思路来说,就多域频谱数字图像化结构化入手,通过认知计算分析频谱空间预测规律来挖掘影响。
突破的关键技术,一个是云雾联合计算,我们和云计算中心是相连的,终端有计算能力,那么三个计算能力怎么协调,还有一个立体的数据处理进行解决,整个为频谱共享进行预先决策提供数据支撑。
我们的仪器和研究内容从五个方面,三个关键技术,四大应用,天地一体化频谱共享、无线连秩序管理、军方的频谱作战等等。
总体情况,无人机频谱检测设备,地面终端,控制模块等等。这个简要讲一下,整个结构图,然后高性接收主要是左下图,用在无人机肯定是不行的,我们采用多层的(英文)去做这个。
然后多域关联,我们做到时间精度做到10的负8这样的情况,三是面对无人机的控制,主要包括姿态稳定控制、位置控制、自主运动控制。还有无人机编队的控制还有抗干扰的控制,这是地面终端,主要有数据层、用户层、认知层等等,还有基于无人机移动分布式的定位和跟踪,目前把定位和移动性结合起来的文章还不是很多。
这也是我们定位组想攻克的地方,还有科学实验主要是和国家频谱建设中心一起去做这样的一些科学实验。那么这是我们的预期成果,主要是一个地位终端三个挂谱。
我们在学术上的领域相对还可以,我们建立两个工信部实验室,相关的项目一个是北斗的频谱检测,我们现在做的是现在北斗卫星上有一颗卫星是有频谱检测功能的,这个是中国航天科工集团合作的工作。
还有我们最近在日内瓦获得了金奖,就是无人机黑广播的查找系统和这个是密切相关的,我们的无人机是能飞40分钟,这是我们无人机研究院的这样的项目,就是异构的区域组网观测,然后41所也是国内的龙头电子测量仪器的定位,它和我们一起进行合作申报。它们也做了很多这方面的研究工作,那么还有国家无线电频谱检测中心,目前也做了一个很有意思的事情,我们找黑广播,它们找操作手,好,我的汇报就到这,谢谢大家。