微型天線使機器人在複雜環境中進行團隊合作
2020-09-04 工程學習
原型微型天線集成在無人地面飛行器上，配有軟體定義的無線電和其他機器人傳感器。系統在 UGV 和第二個節點之間流式傳輸視頻。
新型微型低頻天線具有增強的帶寬，可使緊湊型移動機器人在複雜環境中實現強大的網絡。
在美國陸軍戰鬥力發展司令部的陸軍研究實驗室和密西根大學的合作下，研究人員開發了一種新的設計方法，改進了傳統天線在低頻下運行的限制——演示了能夠保持性能的較小天線。
阻抗匹配是天線設計的一個關鍵方面，可確保無線電在傳輸模式下以最少的反射通過天線傳輸功率，並且當天線處於接收模式時，它捕獲功率，從而在操作帶寬內的所有頻率上有效地與無線電連接。
陸軍研究員Fikadu Dagefu博士說：&34;擬議的阻抗匹配方法將模塊化有源電路應用於高度小型化、高效、輕量級的天線，克服了上述的Chu-Wheeler性能限制。&34;我們在小型無人地面飛行器上集成了開發天線，並在 UGV 之間演示了可靠的實時數字視頻流，而這種緊湊的低頻無線電系統以前從未這樣做過。通過利用這項技術，機器人代理可以協調和組建團隊，從而實現獨特的功能，例如分布式按需波束成形，實現定向和安全的戰場網絡。
研究人員說，到2050年，全球80%以上的人口將生活在密集的城市環境中，因此，創新的陸軍網絡能力對於創造和維持轉型的超匹敵是必要的。缺乏固定基礎設施，加上對競爭優勢的需求日益增加，對近同行對手提出了進一步的挑戰，這給陸軍網絡帶來了進一步的挑戰，而陸軍網絡是多域業務的最高現代化優先事項。
雖然以前的實驗研究表明帶寬增強與主動匹配應用於小型非振振天線（例如，短金屬線），但以前的工作沒有同時確保帶寬和輻射效率增強相比，小型，和振振天線的性能接近Chu-Wheeler限制。
陸軍主導的主動匹配設計方法解決了帶寬、效率和穩定性之間的權衡帶來的這些關鍵挑戰。研究人員構建了一個15釐米的原型（佔工作波長的2%），並證明新設計的帶寬增強比同一天線增加了3倍以上，無需應用主動匹配，同時，傳輸效率也提高了10倍，與相同尺寸的最先進的主動匹配天線相比。
&34;Choi 說。&34;這項技術已經成熟，可以在未來發展和過渡到我們軍隊內的各個合作夥伴。"我們樂觀地認為，隨著我們異構網絡研究的整合，這項技術將進一步發展，並將集成到未來的陸軍通信系統中。
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