Download miễn phí Đồ án
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ UAV 3
1.1 Khái quát sự phát triển và ứng dụng của UAV 3
1.1.1 Lịch sử phát triển của UAV 3
1.1.2 Vai trò và khả năng ứng dụng của UAV 5
1.2 Tình hình nghiên cứu,phát triển UAV trên thế giới 7
1.2.1 Phát triển UAV của một số nước trên thế giới 7
1.2.2 Phân loại UAV 12
1.3 Tình hình nghiên cứu và phát triển UAV ở nước ta 17
1.3.1 Phát triển máy bay mô hình ở Việt Nam 17
1.3.2 Nghiên cứu và phát triển máy bay không người lái 19
1.4 Vấn đề xây dựng hệ thống thông tin điều khiển vô tuyến cho UAV 20
1.4.1 Vấn đề xây dựng hệ thống thông tin điều khiển cho UAV 20
1.4.2 Thực trạng hệ thống thông tin điều khiển UAV ở nước ta 22
1.4.3 Hệ thống thông tin điều khiển cho UAV cấp chiến thuật 23
1.5 Kết luận chương 1 25
CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRẢI PHỔ NHẢY TẦN VÀ MÃ HÓA CHO KÊNH THÔNG TIN ĐIỀU KHIỂN UAV 26
2.1 Khái quát về hệ thống thông tin trải phổ nhảy tần 26
2.1.1 Khái niệm hệ thống thông tin trải phổ 26
2.1.2 Hệ thống trải phổ trực tiếp 29
2.1.3 Hệ thống trải phổ nhảy tần 33
2.1.4 Lợi ích và khả năng sử dụng thông tin trải phổ nhảy tần 36
2.2 Kỹ thuật truyền số liệu và mã hóa cho kênh thông tin 37
2.2.1 Kỹ thuật truyền số liệu qua kênh vô tuyến 37
2.2.2 Kỹ thuật mã hóa chống nhiễu 40
2.3 Mô hình hóa hệ thống thông tin điều khiển cho UAV 46
2.3.1 Hệ thống trục tọa độ 46
2.3.2 Mô hình động lực học của máy bay 48
2.3.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển của UAV 51
2.4 Kết luận chương 2 52
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG KÊNH THÔNG TIN ĐIỀU KHIỂN VÔ TUYẾN CHO UAV CẤP CHIẾN THUẬT 54
3.1 Cấu trúc kênh thông tin điều khiển vô tuyến 54
3.1.1 Sơ đồ cấu trúc tổ hợp điều khiển bay 54
3.1.2 Đặc tính điện của các lệnh điều khiển UAV 57
3.1.3 Xây dựng sơ đồ cấu trúc kênh thông tin điều khiển vô tuyến cho UAV 59
3.2 Tính toán thông số kỹ thuật của kênh thông tin điều khiển UAV 62
3.2.1 Xây dựng và lựa chọn định dạng gói tin 62
3.2.2 Tính toán dung lượng của kênh thông tin điều khiển UAV 64
3.3 Lựa chọn dải tần và thiết bị thông tin trải phổ nhảy tần 67
3.3.1 Phân bố tần số và lựa chọn dải tần 67
3.3.2 Thiết bị thông tin trải phổ nhảy tần 24XStreams 70
3.4 Xây dựng kênh thông tin điều khiển UAV trên vi điều khiển AVR 72
3.4.1 Thuật toán số hóa các lệnh trên thiết bị điều khiển mặt đất 72
3.4.2 Thuật toán mã hóa phát hiện lỗi 74
3.4.3 Thuật toán truyền các gói tin điều khiển 76
3.4.4 Thuật toán nhận các gói tin điều khiển 77
3.4.5 Thuật toán khôi phục các lệnh điều khiển 78
3.5 Xây dựng sơ đồ nguyên lý và bo mạch cho hệ thống, sử dụng vi điều khiển AVR 80
3.5.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị điều khiển mặt đất 80
3.5.2 Sơ đồ nguyên lý thiết bị điều khiển trên UAV 81
3.5.3 Xây dựng các bo mạch cho hệ thống 82
3.6 Kết luận chương 3 82
KẾT LUẬN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ UAV
Chương này sẽ giới trình bày về lịch sử phát triển, khả năng ứng dụng cũng như tình hình phát triển UAV trên thế giới và trong nước. Xem xét thực trạng vấn đề kênh thông tin điều khiển UAV hiện nay, từ đó đề xuất những nội dung nghiên cứu của đồ án.
1.1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA UAV
1.1.1 Lịch sử phát triển của UAV
Phương tiện bay không người lái (UAV) là thuật ngữ chỉ những phương tiện bay được điều khiển tự động theo chương trình định trước, hay được điều khiển từ xa bởi trạm mặt đất hay máy bay có người lái, có thể thu hồi hay tự hủy sau khi hoàn thành nhiệm vụ mà không cần phi công điều khiển trực tiếp.
Từ khi ra đời đến nay UAV đã được sử dụng phổ biến trong quân sự, chúng được sử dụng cho các nhiệm vụ huấn luyện, trinh sát, thông tin, tác chiến điện tử, và thậm chí trực tiếp tham gia chiến đấu. Còn trong các lĩnh vực khác, UAV được sử dụng trong các nhiệm vụ như giám sát bờ biển, chống buôn lậu, kiểm soát môi trường, hay đánh giá sản lượng nông sản.
Phương tiện bay không người lái được nghiên cứu, phát triển từ thế chiến lần thứ nhất, thiết bị đầu tiên được biết đến là Aerial Torpedoes. Tiếp đó, ngày 12/09/1916 máy bay tự động Hewitt-Sperry, còn được gọi là “Flying Bomb” được thử nghiệm thành công. Năm 1917 các máy bay tự động đã được quân đội Mỹ phát triển và sử dụng, đây chính là tiền đề mở ra những hướng nghiên cứu và phát triển các mô hình máy bay tự động sau này.
Trong những năm 1930, quân đội Anh với khả năng về khoa học kỹ thuật vượt trội đã chú trọng nghiên cứu và phát triển các phương tiên bay tự động. Trước hết là những máy bay điều khiển bằng vô tuyến để hiệu chỉnh súng pháo phòng không, điển hình trong số đó là mục tiêu bay “Fairey Queen” phát triển từ thủy phi cơ “Fairey IIIF”. Bước phát triển tiếp theo là mục tiêu bay “DH82 Queen Bee” ra đời năm 1935.
Thời gian này, quân đội Mỹ cũng phát triển hàng loạt các loại máy bay điều khiển vô tuyến. Nổi bật nhất là các sản phẩm của Reginal Denny – một người Anh di cư – như RP-1, RP-2, RP-3, RP-4, và đặc biệt nhất là máy bay điều khiển vô tuyến OQ-2 được quân đội Mỹ đặt hàng 15000 chiếc vào năm 1940.
Bước đột phá diễn ra trong chiến tranh thế giới lần thứ II khi quân đội Mỹ sử dụng những chiếc máy bay điều khiển vô tuyến TDR-1 mang theo bm và ngư lôi tấn công các tầu của hải quân Nhật đang rời khỏi quần đảo Solomon. Cũng trong cuộc chiến này không quân Mỹ (USAAF – the US Army Air Forces) đã sử dụng hàng trăm mục tiêu bay loại PQ-8, hàng ngàn loại PQ-14 và rất nhiều máy bay B-7, B-24... Thời gian này cũng đánh dấu sự ra đời của các loại UAV sử dụng động cơ phản lực Pulsejet, điển hình là loại mục tiêu T2D-1 Katydid được sử dụng trong Hải quân Mỹ.
Chiến tranh thế giới lần thứ II kết thúc, những nghiên cứu trong lĩnh vực UAV không ngừng trệ mà còn có những bước phát triển mới theo đòi hỏi của cuộc chạy đua vũ trang. Việc sử dụng UAV làm mồi bẫy bắt đầu từ những năm 1950, điển hình là các sản phẩm của hãng Northrop Crossbow. Để theo kịp tốc độ của máy bay chiến đấu với tốc độ vượt âm thanh, hãng Northrop đã thiết kế ra loại Q-4 với động cơ phản lực tua bin, sau phát triển thành AQM-35 với động cơ phản lực tua bin GE J85.
UAV được sử dụng cho nhiệm vụ do thám, tình báo vào cuối những năm 50. Đi đầu trong lĩnh vực này lại là quân đội Mỹ với UAV “Aerojet-General MQM-58 Oversere” được trang bị các loại sensor trinh sát hết sức tinh vi. Từ đó, hướng nghiên cứu này ngày càng phát triển, đồng thời rất nhiều UAV làm nhiệm vụ giám sát, tình báo được quân đội Mỹ đưa vào sử dụng. Điển hình là loại loại Model 147 Lighting Gug và Model 154 của Ryan, Compass Copes của Boeing, D21 của Lockheed … được sử dụng trong chiến tranh Việt Nam, Trung Quốc và Bắc Triều Tiên vào những năm 1960 và đầu 1970.
Cũng trong thời kỳ này Liên Xô cũng đã nghiên cứu và phát triển thành công nhiều loại máy bay do thám, trinh sát chống lại hoạt động của quân đội Mỹ và đồng minh.
Trải qua một quá trình phát triển lâu dài, ngày nay vị trí của UAV trong lĩnh vực quân sự là không thể thay thế. Những bước tiến về công nghệ trong mọi lĩnh vực đã góp phần hoàn thiện công nghệ chế tạo UAV, giúp chúng đóng vai trò ngày càng quan trọng hơn và tham gia tích cực vào các nhiệm vụ mà trước đây không một phương tiện nào khác có thể đảm trách được.
1.1.2 Vai trò, khả năng ứng dụng của UAV
Những UAV đầu tiên được phát triển với mục đích huấn luyện truyền phát thông tin, làm mồi bẫy và làm mục tiêu bay, phục vụ việc hiệu chỉnh các thiết bị phòng không. Tuy nhiên ngày nay nhiệm vụ của UAV ngày càng được mở rộng, có được điều đó là do những ưu điểm vượt trội của UAV so với các phương tiện bay khác. Những ưu điểm đó có thể được tóm tắt như sau:
- Không cần phi công điều khiển trực tiếp, do đó giảm thiểu thương vong, chi phí đào tạo, có thể bay liên tục trong nhiều giờ và trong các trong các trường hợp khẩn cấp.
- UAV dễ dàng thay đổi đường bay do đó khó bị đánh chặn hơn các tên lửa hành trình, đồng thời có thể hoạt động ở các địa hình phức tạp.
- Với ưu thế nhỏ, khó bị phát hiện, UAV có thể hoạt động ở những vùng nguy hiểm, xâm nhập vào không phận để trinh sát và theo dõi đối phương, thậm chí có thể trực tiếp tấn công các mục tiêu khi cần thiết.
/file/d/0Bz7Zv9 ... sp=sharing
