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无人机用汽油机的火花脉冲干扰的应对方法初探

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无人机用汽油机的火花脉冲干扰的应对方法初探
【摘要】无人机活塞发动机工作时将产生很强的电磁干扰，如果遥控接收机
不采取干扰抑制措施将严重影响正常的通信。通过分析发动机火花塞电磁干扰产
生的机理，提出了一种宽带抑制电磁干扰的接收机实现方案。

【关键词】火花塞；电磁干扰；脉冲响应
1.引言
无人机发动机活塞点火时需要高达10000V左右的电压，高压点火线会向外
辐射强电磁干扰。据测量点火装置在10m范围内产生的场强约为10000μV/m，
相应的电磁干扰频谱分布在150kHz～1GHz，是几十兆至几百兆机载无线通信的
主要干扰源，如果不采取干扰抑制措施，在小信号时将影响遥控接收机的数据正
确解调。情况严重时，如果不采用纠错编码，将导致接收机的灵敏度下降几十个
dB。目前国内外针对火花塞点火系统中电磁干扰机理和抑制措施都有研究和报
道，但电磁干扰抑制措施基本上都是针对发动机的，包括增大火花塞内置电阻阻
值并减小其于放电电极之间的距离，缩小高压点火线的尺寸并加强屏蔽措施。火
花干扰在低频段辐射的强度很大，即使采取上述措施后，仍然会有大量的低频干
扰进入接收机。

2.脉冲干扰产生的原因
电磁干扰源分为自然界和人为两种。自然
界的电磁干扰主要是雷击产生的大气噪声（10MHz）。人为电磁干扰源分为
有意和无意两种，前者是指那些必须发射电磁波的电子设备，如调频波、调幅波、
电视、广播发射机以及雷达和移动无线通讯机等；后者是指那些工作时产生无用
的电磁干扰信号的电子设备，如计算机设备、继电器、开关、荧光照明灯、电弧
焊机以及点火装置等。

从高压的产生、传送到火花塞每个环节都会产生辐射，同时辐射脉冲信号的
频谱是非常丰富的（频率覆盖范围很广，可以从几十KHz～上千MHz，从中波
收音机到超短波电台都能收到这个干扰信号）。

虽然飞机选用了金属盒的CDI、带电阻的火花塞、“屏蔽”高压线，但也只是
部分削弱了辐射的能量，并没有把辐射减至最少或完全消除；我们同时也需要考
虑CDI制造厂家的技术实力、成本控制、滤波电路的设计问题，还有不可忽 视
通过CDI电源线窜出的脉冲信号。

3.预防措施
弄清了脉冲干扰的形成原因，我们就可以采取一些措施有效的减小和防止其
对遥控系统的干扰。
3.1 要重新屏蔽高压线
（1）下面先简单的介绍微波理论中的基本传输线原理
用于本文无人机用汽油机电磁干扰的形成过程，大家不要以为飞机已经使用
了高压屏蔽线，或者我们自己简单在外层缠绕铝箔纸就能屏蔽高压线上的辐射
（这部分的辐射最大），其实采用单芯屏蔽高压线或自己简单的缠绕铝箔纸的方
法，恰恰使该结构不尽意间成了辐射源的辐射天线（尽管辐射的强度根据频谱不
同有强有弱）。因为它违背了高频电路的辐射特性。正确的做法是屏蔽层上不能
让它传输电流，即只能一端接“地”，这是因为电流通过导线会产生磁场；变化的
磁场产生变化的电场。因此，我们应该去采取下列措施：在原“屏蔽层”，也就是
高压线金属网外先加一层绝缘层，然后再用铝箔纸缠绕，这里，缠绕的铝箔纸一
端需接CDI的金属外壳，这样就能使这段高压线几乎不产生辐射。

（2）选用PCM编码制式的接收机
首先，PCM在编码时有检错和纠错的功能。其次，可以选用选二次变频的
接收机。使用二次变频接收机的好处是，二次变频接收机第一中频有晶体窄带滤
波器，其抗干扰能力要强于一次变频的接收机，如Futeba的128DP、149DP、
309DPS。

在这里，大家要切记：接收机使用时一定要远离CDI系统，包括CDI电池
和开关，这时接收机采取屏蔽是没用的。我们做过实验：在45CC汽油机的飞机
上分别装了一次变频的PCM接收机137P和二次变频的PPM编码的接收机
168DF，137P的在地面使用基本满足要求，但是在空中当汽油机油门开到最大时，
虽然我们设定了PCM失效保护，但是还是不时出现失控状态；而使用168DF时，
在地面油门开到最大时，控制舵面就出现时有时无的情况。

（3）将遥控器的PCM失效保护设置打开
一般情况下，将遥控器的发射机PCM失效保护功能设置为二种：一是用户
设定模式，当接收机受到干扰时，接收机自动将舵机恢复到用户事先设定的位置。
这是因为，在我们设置好遥控器的同时，数据就已经被存储在PCM接收机CPU
中EEROM里了。当我们需要这种模式时，就做如下设置：将方向舵归中、油门
打到最小、带点上舵、副翼改平。这里根据飞机不同，舵量有所改变。这样做的
好处是：如果飞机在空中受到干扰，就可将损失和对地面人员的危险减至最低；
如果干扰是发生在汽油机大油门状态时，一般可在1秒左右时间恢复。二是当接
收机受到干扰，飞机收不到PCM编码中的同步信号时，可以保持最后有效指令
状态。这也是大部分遥控器的默认设置。

（4）尽可能选用金属壳的CDI
如果塑料壳CDI的内部没有屏蔽DE的话，我们就要采取下面的外部屏蔽措
施：

第一，CDI尽量放在第一舱，置于机头，远离接收机。这是因为，辐射信号
随距离增加，衰减的很快；

第二，CDI开关和电池也要尽量装在飞机前部；
第三，CDI的电源引线在根部要穿高频磁环（几圈）；
第四，每次飞行前要认真的检查CDI的高压嘴与火花塞是否配套，检查是
否插紧。

（5）处理油门舵机
第一，油门舵机一般要尽量靠近汽油机，与化油器的连杆不要使用整根金属
连杆，中间一段可用木杆代替；

第二，舵机与接收机的引线要穿高频磁环几圈。这是因为舵机的接口电路大
都是高阻抗设计，为减少接收机里CPU输出给舵机控制信号的驱动负载，可以
防止感应的脉冲干扰信号通过舵机引线传到接收机里。由于汽油机的机体都较
长，舵机引线较长，甚至为防止其他舵机长引线窜回接收机里（有可能感应到辐
射脉冲的干扰，对系统产生干扰）所有的舵机引线尽可能的穿几圈高频磁环；电
源开关进接收机的引线也要做相同的处理。

4.结束语
这五项改进措施，可将汽油机的火花脉冲干扰减至最低。本文归纳的是我们
在日常飞行实践中的一些办法，相信大家会总结出更好更实用的措施，如果能起
到抛砖引玉的作用，也是笔者的欣慰。

参考文献
[1]顾诵芬.飞机总体设计[M].北京航空航天大学出版社， 2008.
[2]黄鑫.脉冲喷气发动机的性能测量[J].2009，7.
[3]陶梅贞主编.现代飞机结构综合设计[M].西北工业大学出版社，2001.

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无人机的导航系统抗干扰技术研究与实现

无人机的导航系统抗干扰技术研究与实现

无人机的导航系统抗干扰技术研究与实现无人机的导航系统抗干扰技术研究与实现摘要：随着无人机技术的飞速发展，无人机在各个领域的应用越来越广泛。

然而，无人机在飞行过程中容易受到各种干扰因素的影响，如电磁信号干扰、天气条件变化等。

为了解决这一问题，本研究制定了一项具体的研究方案，包括方案实施、数据采集和分析等环节。

通过对已有研究成果的综合分析和创新，提出了一种新的无人机导航系统抗干扰技术，为解决实际问题提供了有价值的参考。

1. 研究方案1.1 问题提出在无人机的应用场景中，由于电磁信号干扰、天气条件变化等原因，导航系统常常出现失灵或干扰的现象。

目前，无人机导航系统的抗干扰能力还相对较弱。

需要对无人机导航系统抗干扰技术进行研究和实现，以提高无人机的飞行安全和定位精度。

1.2 研究目标本研究旨在通过综合分析已有研究成果，提出一种新的无人机导航系统抗干扰技术，并对该技术进行实现和验证。

具体的研究目标如下：1) 分析已有的无人机导航系统抗干扰技术研究成果；2) 提出一种新的无人机导航系统抗干扰技术；3) 实现并验证该无人机导航系统抗干扰技术；4) 对采集到的数据进行整理和分析，验证该技术的有效性。

2. 方案实施2.1 数据采集需要选择一款具备较强定位能力的无人机，并搭载相应的导航系统。

在实验过程中，我们将分别采集无人机在不同环境条件下的飞行数据。

具体的数据采集步骤如下：1) 在无遮挡的开放区域内，设置飞行任务点和航线，并记录无人机飞行的姿态数据、姿态传感器数据、GPS信号数据等；2) 在不同天气和复杂环境条件下（如森林、建筑密集区域等），分别进行无人机飞行实验，并采集相应的数据；3) 通过无人机上安装的传感器模块，获取附近的电磁信号信息。

2.2 数据整理和分析根据采集到的无人机飞行数据和电磁信号数据，对其进行整理和分析。

具体的步骤如下：1) 对无人机飞行数据进行预处理，包括数据清洗、去噪和校准等；2) 对电磁信号数据进行采样和特征提取，获取干扰源的位置和频率特征；3) 基于已有研究成果，建立模型并对数据进行训练和测试，以获取无人机在不同干扰源下的飞行状况和定位精度；4) 分析数据，评估无人机导航系统的抗干扰能力，并对实验结果进行统计学分析。

汽油机火花点火-可控自燃混合燃烧的主动抗扰自趋优控制

汽油机火花点火-可控自燃混合燃烧的主动抗扰自趋优控制

汽油机火花点火-可控自燃混合燃烧的主动抗扰自趋优控制宋康;谢辉
【期刊名称】《内燃机学报》
【年(卷),期】2022(40)6
【摘要】火花点火-可控自燃(SI-CAI)混合燃烧对边界条件非常敏感,针对其燃烧相位和放热过程的瞬态控制难题,笔者提出一种基于燃烧模型的前馈、即时扰动观测反馈和累积观测校正相结合的主动抗扰自趋优控制算法.首先,通过引入点火角修正因子和模型参数自学习因子,发展了具备自学习能力的SI-CAI混合燃烧预测模型,并构建了CA 50、IMEP和过量空气系数φa的前馈控制算法.其次,为补偿模型的偏差和外部环境条件的随机干扰,提出了基于扩张状态观测器的扰动即时观测算法.最后,为不断校正模型参数自学习因子,改善前馈效果,提出基于递推最小二乘法的累积观测器.对提出的控制算法进行仿真和台架验证,结果表明:IMEP可在3~5个循环内完成阶跃,该过程中CA 50波动幅度不高于4°CA,φ_(a)偏差小于0.08,满足控制要求.
【总页数】9页(P543-551)
【作者】宋康;谢辉
【作者单位】天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TK411.2
【相关文献】
1.汽油机双火花塞燃烧室点火控制策略的测试分析
2.点火室式直喷汽油机燃烧系统的研究Ⅱ:点火室内混合气形成过程
3.低温燃烧汽油机瞬态空燃比主动抗扰控制
4.直喷汽油机燃油共轨系统轨压主动抗扰控制
5.气门参数对汽油机可控自燃燃烧控制作用的数值模拟
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无人机作业可能出现的问题及应对措施

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无人机作业可能出现的问题及应对措施下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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摩托车电控汽油机点火系统干扰和抑制

摩托车电控汽油机点火系统干扰和抑制

电磁屏蔽
采用电磁屏蔽技术，减少电磁波对电路的影 响，如使用金属屏蔽壳或导电材料进行屏蔽 。
05
实验及结果分析
实验设备和方法
设备
电控汽油机、点火系统、传感器、ECU等。
方法
将点火系统与电控汽油机连接，通过传感器采集信号，ECU进行控制和点火，观察干扰对系统的影响 。
实验结果
点火提前角不准确
干扰导致传感器采集信号 不准确，从而影响点火提 前角的控制。
06
结论和建议
研究结论
摩托车电控汽油机点火系统在运行过程中会产生电磁干扰(EMI)，影响其自身及周围 电子控制系统的正常工作。
磁屏蔽和隔离是有效的抑制干扰方法，但在实际应用中需要根据具体机型和设计要 求进行选择和优化。
针对点火系统中的主要干扰源，采取相应的滤波和屏蔽措施，能够有效地降低干扰 水平。
屏蔽干扰源
对干扰源进行屏蔽，防止 干扰信号向外传播，如使 用金属罩或金属网包裹干 扰源。
接地设计
合理设计接地线路，降低 干扰信号对电路的影响， 如采用多点接地或混合接 地。
软件抗干扰技术
冗余设计
在关键代码段增加冗余代码，以 防止干扰信号导致程序跑飞，如 采用指令冗余或数据冗余。
软件陷阱
在程序中设置软件陷阱，当程序 运行到指定区域时，会捕获异常 并进行处理，如使用空指令或空 循环。
发动机性能下降
由于点火时间不准确，发 动机的燃烧效率降低，导 致性能下降。
排放增加
由于燃烧不完全，排放中 的有害物质增加。
结果分析
干扰来源
点火系统中的电磁干扰主要来自 高压放电和信号传输过程中产生
的电磁噪声。
干扰传播路径
电磁干扰通过点火线缆、传感器和 ECU等路径传播。