【摘 要】
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现今,民用无人机在各行各业都有着广泛的运用,因此,无人机飞行安全备受行业关注。由于民用无人机机载电子器件工作电压低,导致机载设备对电磁干扰敏感性较高。随着低空电磁环境日益严峻,对遥控数据链高度依赖的民用无人机电磁安全受到威胁,一旦电磁干扰经过电磁防护薄弱路径耦合至遥控数据链相关的电子器件,可能会导致无人机遥控数据链受扰甚至接收组件器件的损毁,国外对民用无人机遥控数据链电磁干扰效应的研究较少,国内的
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现今,民用无人机在各行各业都有着广泛的运用,因此,无人机飞行安全备受行业关注。由于民用无人机机载电子器件工作电压低,导致机载设备对电磁干扰敏感性较高。随着低空电磁环境日益严峻,对遥控数据链高度依赖的民用无人机电磁安全受到威胁,一旦电磁干扰经过电磁防护薄弱路径耦合至遥控数据链相关的电子器件,可能会导致无人机遥控数据链受扰甚至接收组件器件的损毁,国外对民用无人机遥控数据链电磁干扰效应的研究较少,国内的研究集中在军用无人机数据链电磁干扰效应。此外,民用无人机适航规章正在制定,开展民用无人机遥控数据链电磁干扰研究可以为民用无人机电磁防护提供一定的借鉴,也可以为民用无人机符合性验证和适航体系的建立提供一定支持。论文根据民用无人机依赖遥控数据链进行飞行控制的特点,考虑到民用无人机所面临的复杂电磁环境,确定以窄带高功率微波(HPM),超宽带高功率微波(UWB-HPM),高空核电磁脉冲(HEMP)作为电磁干扰源开展遥控数据链电磁耦合效应研究。根据电磁干扰源自身时频域特点和无人机的结构特点和材料,分析了适合的电磁防护手段,随后选择了适应于本课题研究的TLM算法和CST电磁仿真软件,为便于进一步研究的开展,分析了遥控数据链受到电磁干扰的潜在耦合路径。根据电磁耦合路径,仿真研究了电磁干扰穿过机体在数据链接收机所在空间位置的电磁耦合效应,在接收前端天线的耦合效应,以及线缆的电磁耦合效应,总结上述途径的电磁耦合规律。对于机体耦合,电磁波侧面垂直入射所产生的电磁干扰效应最强;机体外壳和介质板的电导率越大电磁防护能量越强;此外,介质板的存在可以提升机体对低频段电磁干扰的防护能力.HPM频率越低耦合效应越强,UWB-HPM脉宽系数越大耦合效应越强,常见标准所规定的各型HEMP耦合能量均很大,整个耦合过程衰减很小。对于天线耦合,电磁波侧面垂直入射时产生的电磁干扰效应最强;遥控数据链工作频带内的HPM耦合最为强烈,带外HPM耦合较弱,超宽带脉冲脉宽系数越小,耦合电磁能量越大,HEMP几乎不产生耦合效应。对于线缆耦合:线缆的位置越靠近金属底部线缆耦合效应越弱,此外,线缆的类型与耦合电磁效应密切相关。分析上述电磁耦合规律产生的原因,提出用功率峰值和电子元器件敏感阈值进行比较的方法来进行民用无人机电磁干扰效应评估,为民用无人机的电磁防护设计和改进提供了有力支持。为开展遥控数据链受扰阈值的研究,论文开展了某一型号民用无人机电磁敏感度测试,探索出该机型遥控数据链受扰等级和对应敏感频段和场强。经过比较测试,确定了遥控数据链在电磁干扰下的最敏感电磁耦合路径。论文为民用无人机电磁防护设计和改进提供一定的技术支持,为民用无人机适航符合性验证提供了一定的参考。最后,进行了研究内容的总结和展望。
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