Signal Source Searching and Tracking via Antenna Array Beam Steering on Fixed Wing UAVs for Communication Link Enhancement
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
لقد جذبت الطائرات بدون طيار كثيراً من الإهتمام فى الآونة الأخيرة لأنها أثبتت فعاليتها فى كثير من التطبيقات فى القطاعات المدنية و العسكرية. هذه التطبيقات تشمل و لا تنحصر فى الإستشعار عن بعد، المراقبة، الإستكشاف، و البحث و الإنقاذ. فى هذا العمل البحثى نقدم تصميم مصفوفة هوائيات مسطحة مطبوعة. حيث ستركب داخل جناح طائرة بدون طيار من الطراز الصغير المستخدم من قبل الهواة. المصفوفة لديها القدرة على توجيه شعاعها فى الفراغ بدرجتين من الحرية. تم إعتبار شكلين من المصفوفة و محاكاتهما لدراسة التوزيع الإشعاعى، عرض الشعاع عند نصف القدرة، و الكسب النسبى فى نقطة التوجيه. أقصى كسب نسبى للمصفوفة 6×2 كان 22 dB و للمصفوفة 7×2 كان 24 dB. تم صنع المصفوفة و إختبارها فى المعمل وقياس عوامل الإنتشار للتأكد من العزل الكافى بين العناصر المتجاورة فى المصفوفة. تم إقتراح خوارزم لتوجيه الشعاع معتمداً على قياسات قوة الإشارة للتحكم فى شعاع المصفوفة و توجيهه لأقوى إشارة فى الوقت الفعلى أثناء طيران الطائرة. تم محاكاة الخوارزم المقترح (إختلاس النظر بالقطع الناقص) و مقارنة النتائج بخوارزم ذكى معروف مسبقاً (التطور التفاضلى). تم تقديم دراسة لكفاءة الخوازمين مستندة على نوعين من المسارات للطائرة و هما المسار الإنسيابى و المسار المضطرب. خوارزم إختلاس النظر بالقطع الناقص قد تفوق على خوارزم التطور التفاضلى حيث أنه إستطاع العثور على مصدر الإشارة فى 450 ms فقط. تم إستخدام طريقتان لإنشاء مسار إفتراضى للطائرة لإستخدامه فى تقييم كفاءة الخوارميات. الطريقة الأولى إعتمدت على المتغيرات العشوائية و الطريقة الثانية إعتمدت على محاكى طيران. الطريقة الثانية أثبتت صلاحيتها على عكس الطريقة الأولى. تم إقتراح أسلوب تعقب من أجل الحفاظ على إتجاه الشعاع دائماً نحو أقوى إشارة بدون أن تتأثر عملية التوجيه بحركة الطائرة و مناوراتها. تم تقييم كفاءة أسلوب التعقب من حيث تراجع قوة الإشارة فى نوعى المسارات المستخدمة للطائرة (الإنسيابى و المضطرب). تم إستخدام خوارزم إختلاس النظر بالقطع الناقص لتنفيذ عملية بحث كل مدة محددة. هذا العمل يقدم نظام متكامل ما بين البحث و التعقب للإشارات اللاسلكية باستخدام مصفوفة هوائيات معتمداً فقط على قياسات قوة الإشارة الواردة لتتحسين جودة الإتصال بين الطائرة و محطتها الأرضية.