无人飞行器地面移动目标跟踪系统研究现状与展望

无人飞行器地面移动目标跟踪系统是一项在军事和民用方面都具有广泛应用前景的非常重要的研究课题.首先分析了系统的特点,然后详细介绍了国内外无人飞行器地面移动目标跟踪系统的研究方法和现状,并指出其不足.最后,针对现有系统中控制方法的欠缺,提出了将仿人眼控制系统用于无人飞行器上的摄像机云台控制的新方法.     

“天宫一号”目标飞行器信息管理策略

“天宫一号”目标飞行器信息系统作为目标飞行器的重要功能系统,主要完成目标飞行器内部信息管理以及与地面和载人飞船的通信管理,确保目标飞行器的健康和稳定运行,支持目标飞行器各项任务的完成。文章对"天宫一号"目标飞行器信息系统的信息管理策略进行了概述,包括信息管理需求、设计原则、系统组成、主要技术特点以及可靠性安全性设计。“天宫一号”目标飞行器信息系统的信息管理策略经过首次无人和有人交会对接任务验证,满足任务要求,为后续空间站信息系统详细设计奠定了基础。     

一种基于误差四元数的飞行器姿态跟踪系统的滑模控制器

对于参数不确定和外部扰动的空间飞行器姿态跟踪系统，本文提出了采用滑模控制的方法。利用误差四元数建立数学模型，选择了一类线性滑动流形，并且基于李雅普诺夫函数推导出滑模控制律。理论分析及仿真结果表明，本文所求控制律对空间飞行器跟踪系统具有全局稳定性和鲁棒性。     

一种适用于攻击地面固定目标的最优再入机动制导律

本文运用飞行力学原理和现代控制理论，对攻击地面固定目标的飞行器的再入机动制导方法进行了研究。在考虑飞行器命中目标时有落地速度和速度角要求的条件下，推导出了一种适用于攻击地面固定目标的最优再入机动导引律。并通过模拟计算分析论证了该制导规律的正确性。     

中国宇航学会无人飞行器学会简介

中国宇航学会无人飞行器学会是学术群众团体，是联系广大科技工作者的纽带和桥梁，是中国宇航学会的组成部分。无人飞行器学会的活动范围是面向整个无人飞行器领域，重点突出大系统优化设计，突出发展战略研究，突出战场环境和战术运用分析，突出新概念、新技术、新途径的研究和推广应用。学会为从事无人飞行器领域的广大科技和管理工作者提供一个学术交流和科技活动的场所；为提高和发展我国无人飞行器技术提供一个研讨和咨询的窗口；为促进无人飞行器的研制、加强国防建设作出贡献。无人飞行器学会的前身是战术导弹系统工程专业委员会，成立于1986年。主要挂靠二院、三院和上海航天局。由于挂靠单位是研究院，专业范围也比较广，所以每次学术活动参加的都在百人以上。而且，战术导弹系统工程专业委员本身已不能适应无人飞行器领域的学术交流，为了丌展无人飞行器领域的学术活动，交流各国无人飞行器的发展动态，促进我国无人飞行器技术的发展，1990年6月经中国宇航学会批准成立了无人飞行器学会，2004年为了和科协的名称统一改为无人飞行器分会。无人飞行器学会成立十五年来，已逐渐形成为国内无人飞行器领域学术活动的主要场所。通过一年一次的理事会与学术研讨会和其下属各专业委员会活...     

高超声速飞行器俯冲段制导与姿控系统设计

针对高超声速飞行器俯冲飞行段制导与姿态控制问题,建立基于飞行器加速度分量的三通道角速率解算模型,提出一种新颖的制导控制系统设计方法。建立高超声速飞行器俯冲段六自由度(6DOF)质心和绕质心动力学与运动模型,以目标-飞行器三维(3D)空间相对运动模型为基础,利用终端滑模控制方法和零化视线(LOS)角速率原理得到飞行器期望过载进而解算对应的俯仰、偏航和滚转角速率指令;姿控系统基于滑模控制理论完成该三通道角速率指令的跟踪并生成飞行器舵偏指令;该方法以解析模型替代传统姿控系统设计中欧拉角指令的跟踪回路,可有效降低制导与姿控系统阶数并减少控制系统设计参数,同时省略了根据气动系数反求欧拉角指令的过程;仿真结果显示,该方法能保证高超声速飞行器(GHV)精确命中地面固定目标,且俯冲飞行过程中各项状态变量均稳定可控。     

探测跟踪系统低空多路径模型的研究

根据对飞行器跟踪低空目标时所受的多路径干扰的分析，给出了基于多闪烁点源复杂目标和镜像目标的雷达散射截面积(RCS)模型以及地面散射系数模型。对整套模型方案进行的仿真实验表明，实验结果与实测数据吻合较好。对飞行器超低空飞行时抑制镜像干扰问题的解决有重要的参考价值。     

美国研制无人作战机

美国海军会同美国国防高级研究项目局正在实施一项无人作战机研制计划，预计于２０１５到２０２０年服役，主要执行三种任务：监视、打击和压制敌防空系统。 据透露，这种新型无人作战机可以单独使用，也可以与Ｅ—２Ｃ鹰眼有人驾驶飞机一起使用。如果带上收发分置接收机，它们能够提供较大区域的雷达图像。由于是无人驾驶飞机，它们可以接近前沿阵地而不会像有人驾驶飞机那样，使飞行员有生命危险。无人作战机可完成多种任务，如携带地面跟踪传感器、合成孔径雷达传感器／移动目标指示器等，或者进行现场化学、生物制剂探测。 在执行作战任…     

移动质心再入飞行器姿态的无源性控制

从能量的观点研究了再入飞行器的移动质心控制方案。由于受移动质量块大小和位移的限制,移动质心控制方式不能像空气舵一样产生很大的控制力矩。采用基于能量的欧拉-拉格朗日法,在飞行器坐标系内推导了单质量块移动的七自由度动力学方程。在对动力学方程进行合理简化的基础上,采用无源性控制设计了俯仰平面的姿态控制器。状态反馈跟踪控制采用了能量形成加上阻尼注入的PD+(PD Plus)控制思想。在控制律推导过程中,直接考虑了动力学系统的非线性。通过Lyapunov函数证明了控制器能使系统全局渐近稳定。对非线性系统再入飞行控制仿真结果表明,即使存在风干扰和参数时变情况下所设计控制器也有满意的性能。     

在嫦娥一号探月工程中求定月球重力场问题的探讨

月球重力场制约着近月外空间物体的运动，同时环月飞行器的运动也反映了月球重力场的作用。本文结合我国嫦娥一号探月工程，探讨了利用月球卫星地面跟踪资料，求定月球重力场的基本理论和方法，分析了环月卫星的轨道高度、地面跟踪采样时间间隔和跟踪精度等对月球重力场求定的影响。     

基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法

针对四旋翼无人机姿态调整过程中,由于参数不确定性及外界环境干扰,往往给姿态控制带来一定困难。本文研究提出一种基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法。首先建立四旋翼无人机的动力学姿态模型,提出采用串级PID双环路控制架构,将姿态控制任务分解为内外两个环路。采用Levant微分器提取控制参量,以强化跟踪能力。此外,对原线性自抗扰控制器进行优化,旨在更好地消除外界随机扰动对系统的影响。利用MATLAB Simulink环境对提出的控制方法进行模拟,结果表明相比传统方法,该方法能更好地抑制系统受扰动引起的影响,增强系统对期望信号的跟踪能力,从而明显提高了四旋翼无人机姿态调整的精度与稳定性,以及四旋翼无人机姿态控制的精度和鲁棒性。     

基于M56F807的无人机飞控系统设计

针对小型无人机飞控系统在功耗、成本、可靠性以及集成度等方面的较高要求,设计了一种基于Freescale M56F807型DSP和PID控制策略的飞控系统。针对某型号的无人机,详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件和软件结构。采用了时域信号的取样积累平均方法,减少了算法的实现难度,提高了采样精度。对硬件设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼,可靠性高,开放性好等优点。基于DSP的现代高速数字处理飞控系统,能够赋予无人机更大的机动性、更高的灵活性和更广泛的适用性。     

小型无人机自主飞行控制系统的实现

介绍了5kg级小型无人机的结构原理,分析了无人机自主飞行控制系统的结构、功能、特点及控制原理,采用嵌入式系统、GPS、电子罗盘和红外传感器等设计了无人机的飞行姿态控制、导航控制、任务控制系统和弹射与伞降系统。大量飞行实践和比赛飞行表明,这种小型无人机可执行既定任务并具有良好的场地适应性和自主飞行性能。     

无人机非线性动态逆控制器的设计研究

针对现代无人机上采用非线性飞行控制的趋势,概述了动态逆方法的发展、特点及应用。结合无人机飞行控制特点,基于奇异摄动原理,将无人机非线性运动方程分解为快慢不同的3个模态,采用动态逆方法设计了无人机非线性状态逆控制器,仿真结果表明,动态逆控制器能够较好地实现对无人机的跟踪控制。     

某飞翼布局无人机控制系统重构方法研究

通常是在欧拉坐标系中描述飞机的运动方程,但是当飞机做大幅度的姿态运动时,运动方程的解会出现奇异性.根据某飞翼布局无人机的特点,本文首先建立了基于四元数法的六自由度飞行力学模型.在操纵面的气动数据插值方面,本文用非均匀有理B样条插值法,将插值后的数据进行拟合,得到操纵面气动力系数与舵偏角的关系表达式.在上述基础上,用序列...     

基于Gauss伪谱法的多UAV协同航迹规划

将伪谱法应用于多无人飞行器（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）协同航迹规划,给出了基于Gauss伪谱法（Gauss Pseudospectral Method, GPM）的多UAV协同航迹规划方法。根据UAV的物理特性,结合协同规划的要求,建立了多UAV协同规划的最优控制模型。此模型包括UAV机动性能约束、路径约束、多UAV协同打击约束和集结区约束;利用GPM将最优控制问题转化为非线性规划问题,并用非线性规划软件求解。仿真结果表明,该方法能够满足多UAV的协同规划要求,具有较高的求解精度。     

基于DSP的总线式飞控系统

针对小型无人机控制系统对功耗、成本、可集成性等的较高要求,设计了一种基于DSP芯片TMS320F2812的总线式飞行控制系统。详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件构成,包括采用DSP为处理单元的飞控计算机、采用低成本MEMS惯性器件的捷联式姿态航向基准系统(航姿仪)和提高通讯可靠性的双余度总线。飞行试验表明该系统满足小型无人机自主控制任务对于可靠性和精度的要求,同时也是一种轻型、低成本、高集成度的方案。     

无人机飞行控制仿真系统研究

针对某型无人机的研制开发,提出了可行的仿真系统设计方案。首先设计全数字仿真验证飞行控制律的有效性,在此基础上,根据使用条件的差异,设计了两种相互关联的半物理仿真系统,即不带转台的半物理仿真以及带转台的半物理仿真,用来模拟无人机的飞行状况。最后给出了仿真的部分曲线。仿真结果表明,以上这种仿真系统可以对整个无人机飞控系统设计的合理性及有效性进行完备的验证,对同类飞行器仿真系统的研发具有一定的参考价值。     

基于二维扩频技术的无人机控制链路抗衰落技术研究

针对无人机巡航过程中控制链路受到多径衰落、多普勒效应的严重影响,结合无人机控制链路通信频率与通信带宽较低而可靠度要求很高的特点,文章将二维扩频技术应用在无人机控制链中。对无人机巡航速度为1080km／h、多普勒频移达到60Hz、多经时延大于OFDM保护间隔的信道条件进行仿真,通过仿真对比了频域扩频、直接序列扩频在该条件下各自性能的缺陷。分析表明,在同等增益条件下二维扩频技术可以有效地解决无人机高速巡航时产生的多普勒效应与多经衰落,使得在低信噪比的情况下大大提高无人机控制链路的可靠性。     

一站多目标无人机数据链信息融合技术

针对一站多目标无人机数据链系统易受干扰的问题,提出一种基于主备链系统抗干扰能力提升的遥控数据信息融合方法,在分析无人机遥控信息业务特点的基础上,对多条链路收到的用户数据进行拆分、融合等处理,设计了多目标无人机数据链的机载遥控信息融合策略。对采用该方法的数据链系统拉距测试验证,结果表明：该方法可在无人机高动态环境下的主备链路状态不稳定时,大幅度减小系统整体丢帧率,提升数据链系统信息传输可靠性。