【導(dǎo)讀】完成偵察打擊任務(wù)。本文針對(duì)某高空長(zhǎng)航時(shí)偵察打擊一體化無人機(jī)平臺(tái)進(jìn)行綜合。究，選取自下而上的火力/飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。Markov鏈對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延進(jìn)行建模。并在此基礎(chǔ)上研究數(shù)據(jù)鏈時(shí)延對(duì)于飛。行控制系統(tǒng)的影響。進(jìn)行優(yōu)化和仿真。鏈的時(shí)延模型進(jìn)行補(bǔ)償，提高無人機(jī)姿態(tài)響應(yīng)的精準(zhǔn)性與快速性?；鑿椀墓暨^程。根據(jù)火控系統(tǒng)對(duì)于快速性的要求，采用三自由度簡(jiǎn)化模型進(jìn)。行了攻擊可達(dá)域解算，研究了不同攻擊高度下的可達(dá)域。

　　

【正文】 28 所示 [16]。 限 幅 器11111TsTs???KyIy ceμ高 低 偏 差限 幅 器22211TsTs???Kx結(jié) 構(gòu)陷 波 器KpIx cpeυ方 位 偏 差結(jié) 構(gòu)陷 波 器Kq結(jié) 構(gòu)陷 波 器KrIz crqKz 圖 28 火 /飛耦合器的結(jié)構(gòu) 由于自下而上的綜合火力飛行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，并且有較高的可靠性，本文采用此種設(shè)計(jì)方法對(duì)于綜合火力 /飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先分別對(duì)于無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)和火力控制系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)，之后采用火飛耦合器對(duì)二者進(jìn)行聯(lián)結(jié) 。 在飛行控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中，本文將重點(diǎn)放在對(duì)于無人機(jī)特有的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的精確模型建立 和時(shí)延的補(bǔ)償方法上，并對(duì)于數(shù)據(jù)鏈時(shí)延對(duì)航跡控制系統(tǒng)與精確姿態(tài)控制系統(tǒng)的影響分別進(jìn)行討論后有重點(diǎn)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。之后對(duì)無人機(jī)火力控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終使二者耦合成為完整系統(tǒng)。 本章 小結(jié) 本章 對(duì)無人的載機(jī)平臺(tái)進(jìn)行介紹以針對(duì)無人機(jī)的任務(wù)特點(diǎn)以及性能進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。為本型的無人機(jī)平臺(tái)武器設(shè)備進(jìn)行對(duì)比選擇，并選用輕小型滑翔彈作為本平臺(tái)無人機(jī)武器，最后對(duì)綜合火力 /飛行控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)配置進(jìn)行介紹。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 14 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 15 第 三 章 相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立 本章首先 介紹本文所涉及的幾種常用坐標(biāo)系以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后在一定的假設(shè)和簡(jiǎn)化的條件下，分別建立了無人機(jī)、空地導(dǎo)彈和目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。 無人機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立 無人機(jī)機(jī)體本身就是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在飛行過程中其質(zhì)量是不斷變化的，機(jī)體機(jī)構(gòu)也是具有彈性形變的。同時(shí)，無人機(jī)的飛行環(huán)境和飛行運(yùn)動(dòng)也是非常復(fù)雜的，如陣風(fēng)的存在，地球本身的自轉(zhuǎn)等。如果將各種因素都加以考慮，那么無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程將無法建立或者極為復(fù)雜，以致難以處理。為了研究無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)并盡可能地反映運(yùn)動(dòng)的真實(shí)情況，我們作如下假設(shè)： (1)認(rèn)為無 人機(jī)不僅是剛體，而且質(zhì)量是常數(shù)； (2)假設(shè)地面為慣性參考系 ， 即假設(shè)地面坐標(biāo)為慣性坐標(biāo)； (3)忽略地面曲率，視地面為平面； (4)假設(shè)重力加速度不隨飛行高度而變化； (5)假設(shè)機(jī)體坐標(biāo)系 bbOxz 平面為無人機(jī)對(duì)稱平面，且無人機(jī)不僅幾何外形對(duì)稱，而且內(nèi)部質(zhì)量分布亦對(duì)稱，慣性積 0xy zyII??； 基于如上基本假設(shè)，本文在機(jī)體坐標(biāo)系中建立了無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。 鎖定無人機(jī)的舵面 ， 無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程可由牛頓第二定律導(dǎo)出 ，其線動(dòng)力學(xué)方程組可以表示為： ()()xyzm u wq vr Fm v ur wp Fm w vp uq F? ? ? ??? ? ??? ? ? ?? (36) 其中 m 為無人機(jī)質(zhì)量； xF ， yF ， zF 表示無人機(jī)受到的力在機(jī)體坐標(biāo)系三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影； u， v， w 為無人機(jī)速度矢量在機(jī)體坐標(biāo)系三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影；p， q， r 為為無人機(jī)的旋轉(zhuǎn)角速度矢量在機(jī) 體坐標(biāo)系三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影。 ? 、 ? 與 u、 v、 w 存在如下關(guān)系： 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 16 11tansinwuvV????? ??? ???? ? ?? ??? ? ??? ??? (37) 無人機(jī)的角動(dòng)力學(xué)方程組可以表示為： 22()( ) ( )()x x x z x z z z y yy y x x z z x zz z x z y y x x x zI p I r I pq I I qr LI q I I pr I p r MI r I p I I pq I qr N? ? ? ? ???? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? (38) 其中， L、 M、 N分別代表滾轉(zhuǎn)力矩、俯仰力矩和偏航力矩。 無人機(jī)的線運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組可以表示為： c os c os ( si n si n c os c os si n ) ( c os si n c os si n si n )c os si n ( si n si n si n c os c os ) ( c os si n si n si n si n )si n si n c os c os c osx u v wy u v wz u v w? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ?? (39) 無人機(jī)的角運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組可以表示為： ta n ( s in c o s )c o s s in( s in c o s ) / c o sp q rqrqr? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?????? ??? (310) 正常飛行中的無人機(jī)所受到的力有：重力 G 、空氣動(dòng)力 R 和發(fā)動(dòng)機(jī)推力 eP 。 (1)重力 G 重力 G 在地面坐標(biāo)系中可以表示為： [0 0 ]TG mg? (311) 其中 m 為無人機(jī)質(zhì)量， g 為重力加速度。 (2)發(fā)動(dòng)機(jī) 推力 eP 本文假定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力偏心角為零，則發(fā)動(dòng)機(jī)推力 eP 在機(jī)體坐標(biāo)系中表達(dá)式為： 00eePP??????????? (312) 其中 eP 為發(fā)動(dòng)機(jī)推力的大小。 (3)空氣動(dòng)力 R 空氣動(dòng)力 R 在氣流坐標(biāo)系中可以表示為： 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 17 ? ?TR D Y L? ? ? (313) 其求解公式為： 2202201 ()21 ()212eraeD L D eY Y r Y a Y p Y raL L L Lq L eC KC C V SDR Y C C C C p C r V SLC C C C q C V S?? ? ?? ? ???? ? ? ?? ? ? ???? ? ????????? ? ? ? ? ??????????? ? ? ? ??? (314) 其中 D 為阻力， Y 為側(cè)向力， L 為升力， S 為機(jī)翼面積， V 為無人機(jī)速度， ?為空氣 密度，其余參數(shù)的定義見參考文獻(xiàn)。 本文忽略發(fā)動(dòng)機(jī)推力偏心引起的力矩ePM、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)扭矩 M? 和無人機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的陀螺力矩 M? 等小量，只考慮空氣動(dòng)力力矩 RM ，它在機(jī)體坐標(biāo)系中的表達(dá)式為 ： ? ?TRM L M N? 其求解公式為： 22021 ()2121 ()2arearl l a l r lp lrR m m m e m q m An n a n r np nrC C C C p C r V S bLM M C C C C q C V S cNC C C C p C r V S b? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???????? ? ? ? ? ?????????? ? ? ??? (315) 其中 L 為滾轉(zhuǎn)力矩， M 為俯仰力矩， N 為偏航力矩， S 為機(jī)翼面積， b 為機(jī)翼展長(zhǎng)， V 為無人機(jī)速度， ? 為空氣密度，其余參數(shù)的定義見參考文獻(xiàn)。 無人機(jī)的小擾動(dòng)模型可以非常方便的分析出無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性，如飛行器的穩(wěn)定性和操縱性。由于小擾動(dòng)模型在合理的 簡(jiǎn)化后能夠在大多數(shù)的飛行條件下較為準(zhǔn)確的描述無人機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性，因此工程應(yīng)用非常廣泛。 能夠?qū)⑿_動(dòng)方程縱向和橫航向分離的條件如下 [17]： (1) 飛機(jī)具有對(duì)稱平面 (氣動(dòng)外形和質(zhì)量分布均對(duì)稱 )，且略去機(jī)體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的陀螺力矩效應(yīng)； (2) 在基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)中，對(duì)稱平面處于鉛垂方向且運(yùn)動(dòng)所在平面與飛機(jī)對(duì)稱平面重合。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 18 縱向小擾動(dòng)方程 01000 0 1 0VVV V qX X g g VVZZM M Z M M Z M M qq??? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ???????? ?????? ???? ????? ??? ? ? ???? ?????? ?? ???? 00ete e T tetXXZZM M Z M M Z??? ? ? ? ? ?????????? ???? ????????? (316) 補(bǔ)充關(guān)系式： ? ? ?? ?? ?? ， 0 0 0 0c o s s i n s i ngd x d t u w u? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 橫航向小擾動(dòng)方程 ****c os 0100000 1 t a n 0aaarprr aprrprg YY Y YVLLppL L Lrr NNN N N??????????????? ??? ???? ? ? ? ???? ???? ?????? ?????????? ?? ???? ???????? ???? ????α (317) 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的建立 由于選用輕小型滑翔彈作為攻擊武器 ，考慮到 該類 武器適合于攻擊固定目標(biāo) ，本文 采用固定目標(biāo)作為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型。 000TTTxyz???????? (318) 其中， ,T T Tx y z 為目標(biāo)在地面坐標(biāo)系下的坐標(biāo) 。 本章 小結(jié) 本章首先介紹了本論文用到的坐標(biāo)系及 其它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后在一定的假設(shè)和簡(jiǎn)化的條件下，分別建立了滿足本論文研究要求的無人機(jī)、空地導(dǎo)彈和目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，為后文工作建立基礎(chǔ)。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 19 第四 章 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延建模方法與時(shí)延影響 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)菬o人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是飛行器與地面系統(tǒng)聯(lián)系的紐帶。隨著無線通信、衛(wèi)星通信和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的性能也得到了大幅提高。 但 是與有飛行員對(duì)飛機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行操控不同，在無人機(jī)的數(shù)據(jù)鏈路中不可避免存在的時(shí)延是影響無人機(jī)性能的一個(gè)主要因素。因此，在火力 /飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中， 考慮 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延 因素是有重大意義的，首先，數(shù)據(jù)鏈時(shí)延模型的建立是之后進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的產(chǎn)生原因 數(shù)據(jù)鏈 時(shí)延 是指從發(fā)送終端得到發(fā)送數(shù)據(jù)到接收終端收到全部信息之間的時(shí)間間隔，一般用秒計(jì)算。 影響數(shù)據(jù)鏈時(shí)延大小因素非常多，但是根據(jù)其原因主要分為以下四類 [18]： 通信時(shí)延是指 系統(tǒng)通信初始化時(shí)間和信息在介質(zhì)中的傳輸時(shí)間， 不僅隨著物理傳輸距離的增大而 增大，同時(shí)會(huì)受到通信介質(zhì)的影響，如空氣濕度、灰塵數(shù)量等。另外一個(gè)較大的影響是通信鏈路 路徑 的影響 ，如僅靠無線電波遙控操作和通過衛(wèi)星或者其他飛行器進(jìn)行中繼傳輸這兩者之間的傳輸時(shí)延會(huì)有很大區(qū)別。 執(zhí)行延時(shí)是控制指令的解釋、計(jì)算、執(zhí)行等的時(shí)間，包括傳感器延時(shí)、運(yùn)算延時(shí)和顯示延時(shí)等物理硬件延時(shí)。 與 機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備的處理 性能有著密切關(guān)系。 數(shù)據(jù)延時(shí)隨傳輸數(shù)據(jù)量的增大而增大，它與數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的帶寬有很大關(guān)系，高效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和良好的通信通道有助于減小數(shù)據(jù)延時(shí)。 對(duì)于本文中的綜合火力 /飛行控制 系統(tǒng)而言，由于僅僅是指令的傳輸和載機(jī)飛行狀態(tài)的傳輸而不涉及如圖像等大數(shù)據(jù)量的傳輸，所需數(shù)據(jù)量很小，所以此類數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的影響很小。 擾動(dòng)延時(shí)主要指信息傳輸過程中不可預(yù)測(cè)的擾動(dòng)，如數(shù)據(jù)包丟失或者數(shù)據(jù)包次序混亂等引起的時(shí)延。 上述四種類型的時(shí)延構(gòu)成了整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的 總 時(shí)延 。研究表明， 其中通信時(shí)西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 20 延與執(zhí)行時(shí)延影響占整個(gè)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延 的 90%以上，并且由于數(shù)據(jù)時(shí)延的影響對(duì)本文研究對(duì)象的影響較小， 為了描述數(shù)據(jù)鏈時(shí)延模型，在后文的研究中會(huì)對(duì)時(shí)延模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化。 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延模型分類 由于無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延在真 實(shí)情況中 是十分 復(fù)雜的， 研究者提出了 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延 的 三類 模型 來對(duì)其進(jìn)行描述和分析： 固定時(shí)延、概率模型時(shí)延、馬爾科夫 時(shí)延模型。三種模型的建模思想和數(shù)學(xué)描述有很大的區(qū)別。 根據(jù)設(shè)計(jì) 過程 中 推算得到無人機(jī) 時(shí)延 的平均值或最大值，將時(shí)變的、隨機(jī)的時(shí)延轉(zhuǎn)化為一個(gè)固定值，這種方法比較適和于定性的來分析時(shí)延對(duì)無人機(jī)各個(gè)方面性能的影響。后文會(huì)采用這一模型來定性的分析時(shí)延對(duì)于無人機(jī)的操縱以及火力控制特性的影響，比如 時(shí)延對(duì)于航跡指令與姿態(tài)指令的影響是有巨大不同的。 概率時(shí)延模型是依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)來描述數(shù)據(jù)鏈 時(shí)延， 為了在模型中考慮延時(shí)的隨機(jī)性，延時(shí) 通過 概率分布的角度來建模。為了使模型分析起來盡可能簡(jiǎn)單，假設(shè)通信延時(shí)與以前的延時(shí)時(shí)間是獨(dú)立的，但是有相同的概率分布函數(shù)。 但是這一 理論 無法較為精確的描述 無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延，因?yàn)槊總€(gè)時(shí)刻的時(shí)延并不是真正獨(dú)立的。 鏈時(shí)延模型 數(shù)據(jù)鏈延時(shí)的概率分布特性受 Markov 鏈的約束。假設(shè) k 時(shí)刻的通信延時(shí)為k? ，且 min maxk? ? ??? 。概 率分布特性受 Markov 鏈的約束表示根據(jù) k? 的值可以確定 1k?? 的概率分布情況，而與 0? ， 1? ， ? ， 1k?? 的值無關(guān)，也就是說，數(shù)據(jù)鏈延時(shí)序列 ? ?, 1,2,k k? ? 構(gòu)成一個(gè) Markov 鏈 ， 在經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)獲得初始時(shí)刻的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延概率分布以及 建立 Markov 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣后，可以推得之后任意時(shí)刻的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的概率分布。 此模型可以較好地描述概率時(shí)延分布的變化。 本文創(chuàng)造性的將 Markov 理論應(yīng)用于無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的數(shù)學(xué)描述中，得到了較為精準(zhǔn)的時(shí)延模型。 為之后的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方法設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ) [19][20]。 無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸機(jī)理 無人機(jī)數(shù)據(jù)流向 無人機(jī)的主要控制節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)流向及主要時(shí)延因素可以表示為 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 21 圖 41 數(shù)據(jù)鏈信息流向與主要時(shí)延圖 文獻(xiàn)表明，通信和執(zhí)行時(shí)延影響占整個(gè)時(shí)延影響的 90%以上，因此可以合理的假設(shè)在建模中只存在 通信和執(zhí)行時(shí)延，忽略數(shù)據(jù)時(shí)延以及擾動(dòng)時(shí)延的影響。并在此基礎(chǔ)上作如下假設(shè)： (1)只考慮下行鏈路中的無人機(jī)狀態(tài)信息而不考慮機(jī)載設(shè)備的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量很小 (2)數(shù)據(jù)鏈路沒有丟包現(xiàn)象 (3)數(shù)據(jù)鏈路沒有時(shí)序混亂現(xiàn)象 (4)整個(gè)過程中數(shù)據(jù)鏈路的 傳輸 路徑?jīng)]有發(fā)生變化 (5)整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路采用相同的采樣周期 數(shù)據(jù)鏈節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的存在使得數(shù)據(jù)鏈 接收端在同一個(gè)采樣周期內(nèi)接收到一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)也有可能收不到任何數(shù)據(jù)。在實(shí)際中，為了保證系統(tǒng)性能有必要考慮各個(gè)節(jié)點(diǎn)不同的觸發(fā)方式，通常采用以下兩種驅(qū)動(dòng)方式 [21]。 時(shí)間驅(qū)動(dòng) (timedriven)工作方式是指控制器節(jié)點(diǎn)在采樣時(shí)鐘的作用下定時(shí)采樣傳感器測(cè)量信號(hào)，根據(jù)相應(yīng)的控制器算法計(jì)算控制量，然后通過控制網(wǎng)絡(luò)將控制量床給相應(yīng)執(zhí)行器的控制方式。控制器工作在時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式下，只在固定的時(shí)間間隔上執(zhí)行控制程序，計(jì)算控制量，因此當(dāng)一個(gè)采樣周期內(nèi)有兩個(gè)或者多個(gè)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)到達(dá)控制器節(jié)點(diǎn)時(shí)，只有最近采樣的傳感器數(shù)據(jù)被控制器接受，用于計(jì)算控制量，這種現(xiàn)象稱為信息丟棄。圖 42 中，控制器在第 k+2 采樣周期發(fā)生信息丟棄，控制器采用第 k+1 周期傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算 控制量，而第 k 周期的傳感器數(shù)據(jù)卻被丟棄。另一方面，當(dāng)控制器節(jié)點(diǎn)在一個(gè)采樣周期內(nèi)沒有得到新的傳感器數(shù)據(jù)，只能使用過去的傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算控制量，這種現(xiàn)象稱為空采樣。圖 42 中，控制器節(jié)點(diǎn)在第 k 采樣周期發(fā)生空采樣，仍然利用第 k+2 周期傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算控制量，也就是說，第 k 采樣周期控制器計(jì)算出來的控制量與第 k+1周期相同。 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 22 圖 42 時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式 事件驅(qū)動(dòng) (Eventdriven)方式是指?jìng)鞲衅鞯臏y(cè)量信號(hào)經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)到達(dá)控制器，控制器立即根據(jù)此最新的數(shù)據(jù)計(jì)算控制量，然后傳送給執(zhí)行器。也就是說“ 傳感器測(cè)量值到達(dá)”這一事件觸發(fā)控制器執(zhí)行相應(yīng)的控制程序計(jì)算相應(yīng)的控制量，事件驅(qū)動(dòng) 方式由此得名。 是事件驅(qū)動(dòng)方式下網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中信息傳輸時(shí)序圖。 圖 43 事件驅(qū)動(dòng)方式 無人機(jī)各節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式 建立 經(jīng)過以上對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的簡(jiǎn)化以及驅(qū)動(dòng)方式的介紹，為了使得無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延具有 Markov 性， 本文 針對(duì)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的 各個(gè) 節(jié)點(diǎn) 傳感器、地面控制系統(tǒng)、飛控計(jì)算機(jī)、舵機(jī) 分別 采用時(shí)間 事件 事件 時(shí)間的驅(qū)動(dòng)方式，并所有控制節(jié)點(diǎn)采用等周期同步 T 采樣方式，定義在 kn? 時(shí) 刻傳感器產(chǎn)生的控制量為 knu? ，那么整個(gè)回路中的信息傳輸時(shí)序圖如下 [22]： 西北工業(yè)大學(xué)碩士論文 23 圖 44 無人機(jī)各節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式 圖 44 描述了 信息在數(shù)據(jù)鏈中傳輸?shù)姆绞?，傳感器按照固定周期間隔采集無人機(jī)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并通過 下行數(shù)據(jù)鏈 發(fā)送給地面站 。由于采用了事件驅(qū)動(dòng)方式，在收到數(shù)據(jù)包后地面控制節(jié)點(diǎn) 立即產(chǎn)生控制信號(hào)并通過上行數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給無人機(jī) ， 同樣采用 飛控系統(tǒng) 接收到數(shù)據(jù)后立即產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送給舵機(jī)，舵機(jī)采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，在固定時(shí)間執(zhí)行控制信號(hào)。 定義數(shù)據(jù)鏈的時(shí)延 kd 為，在 k 時(shí)刻舵機(jī)得到的控制信息如果是由 kn? 時(shí)刻傳感器產(chǎn)生的 ， 那么數(shù)據(jù)鏈的時(shí)延為 ? ?k k n T nT? ? ? ?????，且作用于舵機(jī)的控制量為 knu? 。例如， 傳感器在 3k? 節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)在 2k? 和 1k? 時(shí)刻間到達(dá)舵機(jī)，2k? 節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)同樣在 2k? 和 1k? 時(shí)刻間到達(dá)舵機(jī)， 由于舵機(jī)是 采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)方式，所以只執(zhí)行一個(gè)周期內(nèi)獲得到的最后一個(gè)控制信號(hào)， 因此 在 1k? 時(shí)刻的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延是 ? ? ? ?12k k T T? ? ? ? ?????，舵機(jī)的控制量為 2ku? 。 而在 1k? 和 k 時(shí)刻沒有新的信號(hào)到達(dá)舵機(jī)，所以 k 時(shí)刻數(shù)據(jù)鏈時(shí)延為 ? ?22k k T T? ? ? ?????，舵機(jī)控制量依然為 2ku? 。 而 1k? 時(shí)刻到達(dá)舵機(jī)的數(shù)據(jù)信息是 1k? 時(shí)刻產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)鏈時(shí) 延 kd 為 ? ?( 1) 1 2k k T T? ? ? ? ?????，舵機(jī)控制量為 1ku? 。 經(jīng)過以上的簡(jiǎn)化后， 每一時(shí)刻的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延序列 kd 形成了 Markov 鏈，在獲得了初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)鏈時(shí)延概率分布后， 利用 Markov 理論 建立起各個(gè)時(shí)刻間時(shí)延概率分布的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣后 便可以 獲得針對(duì)數(shù)據(jù)鏈的時(shí)延描述 。 Markov 理論 以及數(shù)據(jù)鏈時(shí)延模型 Markov 性是指事 件的“未來”只與“現(xiàn)在”有關(guān)，而與“過去”相獨(dú)立的性質(zhì) [23]。經(jīng)過上文的簡(jiǎn)化假設(shè)以及驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)后，每時(shí)刻無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈時(shí)延 kd序列具有了 Markov 性，若數(shù)據(jù)鏈時(shí)延的范圍為 kmT d nT??， mT 和 nT 分別是數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)淖畲蠛妥钚r(shí)延， 因