基于地面安全约束的无人机航路规划研究（英文）

随着无人机数量和飞行时间的快速增长,由无人机飞行风险引起的安全事故也逐渐增多。安全航路规划是在战略层面降低无人机运行风险的有效手段。考虑无人机航路的安全代价,基于地面风险评估提出了一种无人机安全航路规划模型。将航路下方区域栅格化处理,以每飞行小时地面人员伤亡率为量化指标,定义各栅格安全系数,并根据栅格安全系数构造航路安全代价函数。建立了兼顾航路安全性和飞行距离的总代价函数,并通过改进蚁群算法进行航路规划。模型的有效性通过城市空域物流无人机航路规划进行验证。结果表明,考虑地面安全约束的航路规划模型在无人机总飞行时间增加不大的情况下,能显著提高航路的整体安全性。     

无人机伞回收动力学分析

在建立无人机六自由度飞行力学模型和降落伞回收动力学模型的基础上,对无人机的整个回收过程进行仿真分析,并与飞行试验进行了比较。结果表明:本文所采用的方法较为准确地预测了整个减速伞工作阶段中的相关动力学特性。计算结果还包括了无人机与回收系统的相对运动过程,有效地预测了回收过程的危险情况,为无人机控制律和回收系统设计提供了重要参考。     

基于模糊径向基神经网络的小型无人机控制系统研究

为保证小型无人机的飞行安全,提出一种由无人机飞行控制器和地面学习单元构成的两层网络学习控制系统架构。无人机飞行控制器采用模糊控制策略,学习单元采用经遗传算法优化的径向基神经网络,充分利用模糊控制和神经网络的各自优势,将模糊控制策略与RBF神经网络相结合提出了一种基于RBF神经网络的自学习模糊控制策略。所设计的飞行控制器用于无人机飞行过程中的姿态控制,仿真及实验结果表明本方法是有效的。     

飞翼无人机机动飞行航迹优化和自生成方法

虚拟机动指令是飞翼无人机机动飞行的基础,是制导回路和控制回路必要的输入。为了生成合理虚拟机动指令,提出了优化基本航路—建立机动数据库—战场信息匹配输出的机动飞行航路生成方法。由于复杂的机动动作可由基本机动动作组合而成,本文以飞翼无人机基本机动飞行动作为优化研究对象,提出了以飞翼无人机控制量变化率为优化参数、航迹片段建立约束条件的无人机机动航路优化方法。其中,机动飞行控制量变化率体现了无人机控制能力的限制;航迹片段约束体现了航迹准确和操作柔和的要求,并对无人机的筋斗、滚桶、盘旋机动进行了优化计算,介绍了机动数据库建立的方法。最后,以机动目标跟踪和有人机追击为设定进行了仿真,结果显示所提方法有效。     

基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估

随着民用航空的发展,民航飞行安全受到更广泛的关注,进行飞行安全风险评估对于提高飞行安全水平有着重要意义。为了评估飞机飞行所面临的风险,在民航飞行事故鱼骨图的基础上,利用层次分析法建立了民航飞行安全风险评估指标体系,进而确定各因素间的权重。以权重数据作为输入,利用BP神经网络对权重数据进行分析,建立了基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估模型,采用四级评估体系对输出结果进行评估。通过算例仿真验证了该模型在民航飞行安全风险评估中的有效性。     

基于特征模型的某型无人机智能PID控制器

无人机的飞行特性在很大程度上取决于其飞行控制律。本文以无人机的姿态控制回路为研究对象,分析了表征该无人机姿态控制特性的特征状态信息。利用特征建模的方法,设计一种基于控制对象特征模型的无人机姿态回路仿人智能P ID控制器,并进行了仿真试验。结果表明,该控制器具有较好的抗干扰和自适应能力,结构简单,针对性强,易于实现。     

折叠翼无人机火箭助推发射过程影响因素分析与仿真

为深入分析无人机火箭助推发射过程,针对双发火箭在无人机机体上安装位置误差引起的额外力矩和无人机机翼展开时间对无人机飞行存在较大影响这一问题,本文建立无人机非线性模型和控制系统。采用变量法简单明确地进行分析,确定了安装位置误差的边界值和合适的机翼展开时间段。仿真结果表明,得到的边界值和展开时间段满足实际飞行要求。     

现代设计方法在UAV气动布局设计中的应用

将现代设计方法学应用于小型无人机气动外形设计中,建立了无人机气动外形设计的箱体模型及其形态学矩阵,以此作为无人机总体方案设计和方案选择的依据,提出了无人机设计中的气动模型、几何模型、动力装置模型等关键要素,给出了确定各关键模型的必要步骤。结合小型UAV任务要求及实例设计,梳理了总体气动外形设计流程,完成了UAV整机及主要外形部件的结构设计,计算了典型飞行条件下运动性能等。充分验证了现代设计方法应用于UAV气动外形设计上的可行性,对无人机和其他飞行器的设计具有一定的参考价值。     

倾转三旋翼无人机倾转定高控制研究

针对倾转旋翼无人机在倾转过程中的高度控制问题,提出一种基于灰狼优化的神经网络自适应控制方法,用于一种倾转三旋翼无人机倾转过程的飞行控制.首先,建立了无人机的非线性数字仿真模型;其次,基于神经网络自适应控制方法分别设计了无人机的高度控制器和姿态控制器,并用灰狼优化算法对神经网络的参数和控制器的参数寻优;再次,设计了倾转过...     

小型舰载无人机侧向自主着舰引导技术

针对无人机着舰性能要求,以国外现役某小型舰载无人机为例,研究其侧向自主着舰引导技术。构建该型舰载无人机侧向自主着舰引导系统,给出侧向自主着舰引导算法,建立无人机动力学和运动学模型,设计侧向飞行控制系统,优化轨迹控制器参数。最后搭建综合仿真平台,完成各模块的分析与测试,实现着舰性能的验证与评估。仿真中,加入舰尾流扰动模型,且舰载无人机初始位置及初始速度方向任意。仿真结果表明,该系统能很好地引导无人机自主着舰,着舰性能符合要求。     

航空人为差错检测及其对飞行安全的影响研究

提出了基于模拟飞行的人为差错检测及飞行安全评估方法,建立了飞行仿真平台、驾驶员操纵动作模型和人为差错辨识模型,通过驾驶员在环实验,在模拟飞行过程中,实时监测驾驶员的操纵行为,通过与驾驶员操纵动作模型的对比,辨识并检测出驾驶员在操纵过程中产生的差错,并评估对飞行安全及飞行品质的影响。通过飞行员在模拟飞行环境下某型飞机驾驶杆脱开实验,验证了模型及方法的有效性。     

平行航路安全评估新方法(英文)

首先提出了一种平行航路安全评估新方法,即从空中交通管制的安全防护体系入手,将潜在飞行冲突看作空中相撞事故的初因事件,提炼出管制员指挥、短期冲突告警、飞行员目视避让及机载防撞系统告警四层安全防护,进而将平行航路碰撞风险问题分解为潜在飞行冲突计算和各防护层的失效概率分析.然后,推导了管制员干预次数计算模型,采用CREAM方法解决了管制员调配飞行冲突失误概率计算问题,建立了STCA防护失效和TCAS防护失效故障树模型.最后,以京沪平行航路为例进行计算,得出了雷达管制环境下的京沪平行航路碰撞风险.结果表明该航路满足安全要求.     

AC-PSO算法在无人机任务规划中的应用

无人机飞行中合理的路线规划可以减小飞行时间、降低油耗,减小被敌方发现、攻击的可能,从而提高了完成任务的概率.鉴于大部分无人机是以一个相对固定的高度进行侦察和任务飞行,故可将无人机的飞行任务规划视为二维平面的TSP问题.本文进一步将地面防空威胁与飞行距离统一量化,通过求解TSP求取最优无人机任务规划.文中通过分析蚁群算法与粒子群算法,提出了一种新的混合方法AC-PSO算法解决TSP求解问题.算法借鉴了蚁群算法的路线构造方法和粒子群算法的进化策略思想,同时给出了提升算法效率的一些措施.实验验证,该算法和威胁建模方法相结合,能有效地满足无人机飞行任务规划的要求.     

基于强跟踪滤波器的多传感器组合测姿系统

当无人机机动飞行时,采用加速度计校正陀螺误差的测姿系统不能有效地修正陀螺漂移问题,为此提出了基于强跟踪滤波器的多传感器组合测姿系统.引入GPS速度信息、捷联加速度信息和角速率信息建立了基于欧拉角描述的融合测姿系统模型,采用强跟踪滤波器对姿态进行融合估计,有效地估计出陀螺的漂移误差,从而得到无人机准确可靠的姿态测量,同时可以修正无人机的运动速度.通过建立飞行仿真模型,在给定的飞行航迹段对所提出的多传感器姿态测量系统进行了仿真研究,结果表明:测姿系统能够有效地减小模型误差的影响,估计出陀螺的漂移误差,得到更加准确的姿态测量.     

采用模糊逻辑理论的飞行操纵品质评估模型

飞行成绩是判定飞行学员日常训练水平最直观有效的方法。本文采用模糊逻辑理论的飞行操纵品质(FOQ)评估模型的方法,结合专家经验和对飞行数据的分析,建立了包含85条有效的模糊规则的基于模糊逻辑理论的飞行操纵品质评估模型,并利用该模型对模拟飞行中起落程序的五边航段进行了飞行操纵品质评估。结果表明评估模型的评分结果与被试飞行学员的考试成绩基本一致。     

无人机监管服务系统的设计与实现

无人机监管服务系统能够为无人机提供全过程的飞行服务保障。本文介绍了当前无人机发展现状,分析了无人机产生的安全隐患,提出了无人机监管服务系统的技术方案,通过ADS-B、2G/3G、北斗指挥机、一次/二次雷达、MLAT、光电探测等多源监视信号融合处理,引接军民航空管AFTN专网、气象局以及自动气象观测站的气象数据,为无人机提供飞行监视、航空气象、计划管理、航空情报、空域管理、系统管理等服务,能够保障无人机安全有序地飞行。     

某型无人机飞行轨道设计与计算

本文概略介绍了某型无人机飞行轨道的设计计算方法、程序设计及其计算过程。 该无人机的飞行轨道是一条复杂的空间曲线。它的形状取决于无人机的飞行任务和飞行场区。但是在不同试验场区执行不同飞行任务的无人机的飞行轨道可以由一些小的简单的飞行段落构成,这些飞行段落的差别主要的就是飞行参数不同。本文的第一部份介绍了这些飞行参数的选择原则及选择结果。第二部份介绍了飞行轨道的计算方法和按所选择的飞行参数计算飞行轨道的程序。第三部份给出了一些理论计算和飞行试验结果的比较曲线. 经过执行不同任务的飞行试验,证明了轨道设计的参数选择原则是合适的,计算方法和计算程序是可用的,计算所得的结果还是比较准确的,可供设计、计算类似的无人机的飞行轨道作参考。     

无人驾驶飞机飞行控制新技术

分析了国外无人机飞行控制系统的发展现状和趋势,提出了无人机控制系统的发展方向为自主控制,以及其中的两个关键技术:个体层面上的故障诊断与自修复飞行控制和集群层面上的多机协同技术.并对实现这两种飞行控制系统所要研究的具体技术进行了阐述,为新一代飞控系统设计提供了参考.     

通用航空器飞行轨迹模型研究

目前我国低空空域的改革已经进入深化阶段,为评估低空空域的安全风险,有必要对通用飞机的轨迹进行研究。本文提出了非管制空域内通用航空器的自由飞行轨迹模型。模型根据通用飞机的目标航向和航向周期对通用飞机的水平轨迹进行计算,根据目标俯仰角和俯仰周期对通用飞机的垂直剖面进行计算,并通过几何方法详细计算了通用飞机的转弯轨迹。模型验证显示,该模型产生的通用飞机模拟轨迹,与实际轨迹具有很高的相似程度。模型可为低空空域的安全评估提供支持。     

基于未知输入观测器的四旋翼无人机故障诊断与模型参考容错控制

对四旋翼无人机（Unmanned aerial vehicle， UAV）姿态控制系统的执行器故障诊断问题进行了研究，在系统模型方面全面地考虑了模型的非线性和四旋翼无人机在飞行过程中受到外部干扰的情况。由于未知输入观测器可以将干扰、误差等作为未知输入进行处理，对干扰不敏感而对故障比较敏感，故设计了一种新的未知输入观测器进行故障诊断。同时为了保持四旋翼无人机在故障发生后的稳定性或者仍然可以按照预定轨迹运动，在得到准确的故障估计后为四旋翼无人机姿态控制系统设计了模型参考容错控制器，使其可以跟踪给定的参考模型。仿真结果证明了本文提出的故障诊断与容错控制方法的有效性。