基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪地面目标制导律设计

对地面目标的自动跟踪是无人机在任务应用阶段需要解决的重要问题之一,多无人机协同跟踪能够提高对目标运动状态的估计精度并降低目标丢失的概率,因而具有重要研究意义。本文提出了一种基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪制导方法,解决了传统Standoff跟踪模式对地面目标的速度范围限制问题。首先,通过控制无人机的航向不断趋近于地面目标牵连跟踪圆切线方向的方法设计了Leader无人机自动跟踪地面目标的制导律并完成了稳定性证明;其次,通过控制Follower无人机的速度和航向角逐渐趋近于Leader无人机速度和航向的协同跟踪策略,分别设计了Follower无人机自动跟踪Leader无人机的制导律和编队相位协同制导律并完成了稳定性证明;最后,分别针对静止目标、匀速直线运动目标和变速运动目标的跟踪问题进行了仿真验证,结果表明所提出的制导方法能够实现对不同运动状态地面目标的自动协同跟踪,并且跟踪性能优于基于李雅普诺夫向量法的制导方法。     

基于测控系统的质量信息监测系统设计与应用

在测控试验现场,针对测控设备状态和测控数据的质量信息,采用智能自动监测技术对设备和测控数据进行实时监视以及动态分析,提出了科学的异常判决方法和处理方案,开发了试验质量信息综合分析实时监测系统,实现了测控流程智能化管控、测控信息自动分析处理和质量信息自动化管理。在多颗卫星的跟踪验证中,质量信息监测系统对卫星长期管理的宏参数宏配置下发、标校和目标捕获与跟踪等任务过程能够进行准确监视,可以及时监测到测控数据和测控时间的异常并报警,并能够自动生成任务实施登记表等测控质量报表。实验表明,质量信息监测系统软硬件设计完善、状态监测点设置合理、判读测控事件方法有效。     

发射区经纬仪系统

白沙导弹靶场(WSMR)研制了一种“发射区经纬仪(LAT)”光学跟踪系统,该系统可为陆军正在研制的新一代超高速导弹提供更好的时间-空间-位置信息(TSPI)。LAT系统有一个高性能的光学跟踪座,上面安装一个8-12um的前视红外(FLIR)传感器,一个新设计的全帧针定位的35毫米摄影机和一个焦长50英寸的自动聚焦的镜头。RLIR配上白沙靶场自行研制的基于统计的自动视频跟踪器,这样构成一个功能很强的近距离导弹自动跟踪系统。这种LAT设计得可替代短程反坦克导弹试验计划的大量固定式摄影机。新开发的跟踪技术可以使角度跟踪的速度和加速度超过1弧度。开发了一种专门技术可在导弹发射时推动机座使之与目标运动相匹配,一种自适应伺服控制技术允许采用Ⅲ型伺服,补偿沿导弹飞行路径布置LAT跟踪座而产生的高加速度。在导弹通过垂直于机座的点时,使用一种自动化模式选择措施,使跟踪座迅速减速,以使目标始终保持在相机的视场中。本文介绍了由8台LAT组成的光学跟踪网的设计方案,利用FLIR传感器的自动视频跟踪技术和伺服控制算法的结构。这些算法使LAT系统达到了白沙导弹靶场以前从未达到的水平。     

战场气象环境数字化采集处理系统设计

设计了一种数字化的战场气象环境自动采集处理系统。采用多信息融合技术,将工控机和多种传感器有效结合,迅速、准确的获得温度、湿度、风向、风速等战场气象环境数据,实现了战场气象环境信息的自动采集和处理,为指挥自动化系统提供实时、精确的信息源。该系统已和部队装备的快速反应系统进行了自动连接试验,提高了军队指挥自动化系统的响应速...     

探测与避让系统监视跟踪算法的设计与实现

无人机的探测与避让(Detect and Avoid, DAA)系统是无人机防撞的重要保证，监视跟踪算法对于DAA系统的可靠工作至关重要。基于DAA最低性能标准的描述，以雷达跟踪器、广播式自动相关监视和主动监视应答器监视跟踪入侵飞机的航迹信息，先用α-β滤波保证稳定跟踪，然后再用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)进行航迹估计，通过航迹管理算法计算出中心航迹，以供DAA系统作出警报和导引。通过基于ARM的嵌入式Linux平台设计的仿真验证系统和实验平台，验证了设计的DAA系统监视跟踪算法具有良好的监视跟踪性能。     

跟踪移动目标的无人机飞行控制设计与试验

为实现无人机跟踪移动目标的飞行,设计了一种位置-姿态控制算法。通过基于模型的设计方法,以较低成本、快速地实现了相关算法的软件开发,并进行飞行试验。利用Simulink的代码自动生成工具,生成了符合航空航天及自动化行业规范的控制软件,实现了从系统级仿真到工程实现的无缝过渡。并开发制作了控制器硬件和多架四旋翼无人机,其中,一架作为目标,一架搭载位置跟踪控制器。最后,将位置控制软件部署至控制器上,进行了移动目标的跟踪,结果显示,整体具有较好的跟踪控制性能,证明了所设计的位置控制器软硬件的正确性和有效性。     

迭代学习方法在PID控制器参数自动调节中的应用及收敛性分析

针对PID控制器参数在具有不确定项或输出干扰项的非线性时变系统中的调节困难,提出了应用迭代学习方法整定PID控制器参数的方法,利用系统的跟踪误差信息自动整定控制器参数,通过理论分析得到此设计方法收敛的充分条件。此方法设计简单且具有普遍性,仿真结果验证了此设计方法的有效性。     

基于辅助粒子滤波的机动目标跟踪研究

针对机动目标跟踪巾扩展卡尔曼算法（EKF）收敛速度慢、跟踪精度低的问题,基于粒子滤波（PF）和辅助粒子滤波（APF）的基本思想,结合目标先验信息将速度约束条件加入到跟踪过程巾,对辅助粒子滤波算法进行了仿真分析,与扩展卡尔曼进行仿真对比,分析了跟踪性能和误差。仿真结果表明,对机动目标跟踪问题,辅助粒子滤波不仅解决了扩展卡尔曼线性化困难难题,与EKF相比还具有收敛速度快,跟踪精度高的优点。     

飞机焊接导管数字化制造技术研究

针对目前飞机导管在生产制造上存在的不足,为了缩短导管工装设计周期,提高导管工装定位的准确度和导管的制造精度,对飞机焊接导管数字化装配工装、自动焊接等关键技术进行了研究。采用数字化设计方法建立焊接工装的数模,通过孔定位方法实现导管焊接的定位和夹紧,通过坐标系拟合、焊缝跟踪和修正等完成导管间的自动焊接,实现焊接导管的数字化制造。     

飞机装配中的数字化测量系统

阐述了面向飞机装配过程的数字化测量系统相对于传统测量系统具备的特点和优势,对飞机装配中常用数字化测量设备的功能和作用进行了简要介绍,详细论述了数字化测量软件环境的结构框架,研究了测量设备布站规划与仿真、测量点自动搜索跟踪算法、飞机装配测量误差补偿手段以及飞机部件装配质量分析方法。     

舰空导弹武器系统协同作战能力试验中协同目标指示模拟

针对舰空导弹武器系统协同作战能力试验中亟需解决的协同目标指示难题,借鉴美海军实际经验,提出了不动用舰艇条件下的协同目标指示模拟总体方案。介绍了协同目标指示模拟采用的测控信息预处理、时空同步和信息融合跟踪方案,重点研究了测控信息实时精度匹配方案,提出了基于误差合成分配技术的卡尔曼滤波实时精度匹配方法,并分析了协同目标信息传输性能需求。运用Simulink仿真技术验证了提出的目标指示模拟方案的有效性。     

无人机动态目标高精度定位方法研究

针对未来无人机对目标高精度定位的迫切需求,开展了无人机动态目标高精度定位方法研究,提出了动态目标高精度定位总体方案。方案将惯性/卫星组合导航系统和机载光电平台系统获取的载机信息和目标相对信息作为目标定位算法的输入量,合理分配目标定位过程中各项误差参数,实现无人机对目标的高精度定位。经仿真验证,目标定位精度和载机导航精度都达到了期望指标,表明了方案和算法的有效性。     

Tracking with distributed sets of proximity sensors using geometric invariants

We propose a new approach to forming an estimate of a target track in a distributed sensor system using very limited sensor information. This approach uses a central fusion system that collects only the peak energy information from each sensor and assumes that the energy attenuates as a power law in range from the source. A geometrical invariance property of the proximity of the distributed sensors relative to a target track is used to generate potential target track paths. Numerical simulation examples are presented to illustrate the practicality of the technique.     

加权D—S证据理论在多平台数据融合中的应用

D—s证据理论在多平台、多传感器目标识别中有着广泛的应用。利用多平台协同数据融合系统的优势,解决了单一平台获取目标信息上的不足。对各平台传感器获取信息采用证据加权的方法,以获得较好的传感器可信度基本概率赋值,提高D—S证据理论在多传感器目标识别上的准确性。实验证明了方法的正确性和有效性。     

基于证据理论的模糊信息融合及其在目标识别中的应用

信息融合系统中的不确定性信息常常表现为模糊性和随机性信息。提出了一种在证据理论框架下实现模糊信息融合的方法。该方法首先基于随机集理论刻画模糊信息的隶属函数,获得了模糊观测下具有概然特性的似然函数,该似然函数表示在收集的模糊信息下确定为某一目标的可能性,在数值上表示了传感器信息对某一命题支持的程度,利用似然函数确定传感器输出的基本概率指派,最后利用Dempster-Shafer组合规则实现多传感器信息融合。     

无人机载多传感器图像融合评述

为了能为作战指挥系统提供清晰的局部战场信息,提高对局部战场低可观测目标的检测概率、定位精度及识别概率,迫切需要对无人机载SAR、可见光传感器、红外探测器等图像信息及其他非图像信息融合处理。提出了无人机载多传感器图像融合技术需要研究的内容,如: 图像融合新方法研究;无人机载SAR图像的非平稳性处理;基于图像融合目标检测和处理技术; 无人机载图像和非图像信息的融合问题;无人机载多传感器图像融合的实现及评估;多无人机载合成孔径雷达的协同成像;用图像融合的方法实现对运动目标检测等。分析了所提出研究内容的可行性,剖析了其中的关键技术,拟定了可能的技术路线。     

改进的特征匹配雷达视频运动目标跟踪算法

针对密集杂波和复杂多目标情况下,特征匹配跟踪算法定位跟踪精度较低的问题,提出一种改进的特征匹配雷达视频运动目标跟踪算法。首先,从单帧雷达图像检测结果中提取目标的面积、位置、不变矩信息,在运动目标得到判定后,利用卡尔曼滤波的预测位置以及上一帧特征信息进行目标匹配;然后,根据匹配位置和预测位置给出目标估计位置,并进行特征信息更新;最后,输出目标的特征信息、位置信息和运动参数。利用某型导航雷达上采集的实测数据验证了算法的有效性。     

空中运动目标的识别和跟踪控制

针对空中运动目标的识别和跟踪,提出图像匹配算法和连通域算法相结合的方法。该方法主要用图像匹配算法获得目标的位置信息,当图像匹配算法失效时,则采用连通域算法重新捕获目标、获得图像模板。同时,为提高跟踪的实时性,采用最小二乘线性预测法来预测目标的运动轨迹。在实验室的目标跟踪系统平台上,该方法能够对运动目标进行稳定的识别和跟踪。     

基于Kohonen网络的动目标实时定位融合算法

为完成对动目标的实时定位测量,有效减小测控装备组网测量实时跟踪定位误差,在建立多定位子系统组网混合式融合结构模型的基础上,利用Kohonen网络的自组织特征映射模型特点,确定各组交会数据的权值,并将其输入1个Kohonen网络进行在线竞争、融合求得目标的位置信息,增强了目标实时位置信息的连续性、完整性,减小了实时定位误差。     

靶场偏振成像技术应用

偏振成像技术不仅能获取目标的辐射强度信息,还能获取到偏振信息,有助于复杂环境下目标的探测识别.靶场现有光电设备主要采用强度探测,通过目标-环境差别来区分目标,因此,在复杂环境下,目标容易湮没在背景中难以探测.通过分析偏振成像原理和技术特点,总结归纳国外在偏振成像方面的试验应用,阐述了偏振成像在靶场应用的前景和优势,提出了一种基于偏振成像的光学成像系统,并对现有设备提出了偏振化改造方案.通过利用目标、环境的偏振特性,利用强度+偏振的组合模式,可提升现有设备的目标探测和成像识别能力.最后,对偏振技术应用和发展进行了展望.