应用于机载光电设备的新型材料综述

机载光电设备是飞机最基本的任务执行单元之一.机载光电系统技术的提高相应大大地提高了各类飞机的作战使用性能.通过光电系统及内在的光电传感器可对战区进行侦察、监视、目标捕获及识别、目标测距、武器投放的目标指示、作战效果评估,战场障碍物探测、核生物和化学的探测和取样等等.     

基于多传感器信息融合的直升机城市内障碍物主动探测方法

为了解决直升机前视告警系统在城市内告警成功率较低，对前视方向感知能力不足问题，提出一种基于多传感器信息融合的直升机城市内障碍物主动探测方法，以提高直升机前视告警的有效性。首先，研究了基于雷达与视觉信息融合的检测及跟踪方法，得到障碍物自身尺寸及经纬度数据信息。其次，提出一种障碍物数据处理方法，筛选障碍物数据并将其更新入机载地形高程数据库中。最后，基于三维仿真平台，结合典型算例进行仿真研究。结果表明：该方法能够对前视方向上的城市地形进行有效探测并准确更新，可用于保障直升机城市内飞行安全。     

机载气象雷达风切变探测功能的维护

风切变严重影响飞行安全。本文介绍了民航客机气象雷达风切变探测功能的基本原理与系统概况,分析了日常维修中遇到的常见问题并提出维护要求。     

用于旋翼无人机避障的数据预处理系统设计

旋翼无人机通过激光雷达探测障碍物的位置信息,据此自动避开障碍物。为了解决激光雷达的原始数据冗余问题,设计了一种数据处理系统,使激光雷达探测到的数据经过微处理器的硬件辅助处理、软件滤除、模式识别算法辨认障碍物等技术手段综合处理后,冗余数据量不但大幅减少,而且还能构建出激光雷达原始数据中不存在的障碍物的宽度信息。该系统大大减小了无人机飞行控制器的负担,可以减少多达80%的冗余数据量。     

支线客机关键技术与发展方向

支线航空作为公共运输航空的一个重要组成部分，随着市场需求的激增和国家政策的扶持，即将进入高速发展期。支线客机作为支线航空市场中的核心技术产品，不仅是打开全球支线飞机市场的钥匙，更是体现大国经济和科技实力的重要名片。基于支线客机的发展历程，深刻剖析了支线客机的任务使命，对支线客机总体气动、动力、机载系统这3方面的关键技术进行了详细阐述，并结合商用飞机的发展，讨论了支线客机的技术发展方向；最后基于未来发展需求，提出了基于自动、自主和智能化的支线客机任务系统概念。     

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.     

基于起飞分析的机场障碍物评估软件的设计

机场障碍物主要影响起飞越障限制重量和起飞安全,同时机场障碍物评估是航空公司性能工程师日常主要计算工作。针对机场起飞航径区内的所有障碍物,按照CCAR121部的规定,建立民用机场障碍物信息数据库,利用编程语言设计障碍物评估软件,识别附近的障碍物是否为重要障碍物,同时将重要障碍物信息自动转换为飞机性能软件对应的输入接口文件,便于后续的起飞越障计算,可以快速提高性能工程师的计算效率。     

客机起落架件号和改装标识分析

针对客机起落架件号不同的OEM标识规则进行对比分析,明确了起落架在进行翻修和改装的件号标识规则,提出了起落架组件和零件的标识方法,对于起落架日常维护、改装、翻修以及让步修理工作进行规范的刻号和标识具有重要参考价值,为相关人员快速识别起落架构型和改装状态提供了工具,同时也给互换性评估人员对起落架的识别提供了一定思路。     

基于时空数据模型的障碍物数据集数据查询与应用研究

障碍物数据集是国际民航组织在航空情报管理（AIM）体系下提出的一种基于航空信息交换模型（AIXM）规范的航空情报数据集，该数据集中障碍物的查询将直接影响机场净空评估与飞行程序设计。在分析障碍物数据集的时间与空间属性基础上，利用时空数据模型与航空信息交换模型规范，提出一种基于时间点和空间位置的障碍物数据集查询方法， 用于解决障碍物数据集的查询问题；构建障碍物查询与可视化系统，并通过设计随机实验和实例应用对该方法的可行性和可靠性进行验证。结果表明：该障碍物数据集查询方法能够提取出对机场净空与飞行程序设计有影响的障碍物，增强了飞行程序设计人员对机场障碍物分布的情景意识。     

发展Ku频段超远程雷达用于空间目标探测的建议

空间目标探测是获取空间信息,维护国家空间安全的前提和必要条件,当前空间安全面临威胁的紧迫形势,对于我国的空间目标探测提出了更高的要求,有必要对更大范围轨道空间以及尺寸更小的空间目标进行更精确的探测、识别和状态确认。通过对空间目标探测的需求以及Ku频段远程探测雷达特点的分析,参考美国用于空间目标探测雷达的特点及应用,提出了发展我国Ku频段远程探测雷达用于空间目标探测的建议。     

Three-dimensional path planning for unmanned aerial vehicle based on interfered fluid dynamical system

This paper proposes a method for planning the three-dimensional path for low-flying unmanned aerial vehicle(UAV) in complex terrain based on interfered fluid dynamical system(IFDS) and the theory of obstacle avoidance by the flowing stream. With no requirement of solutions to fluid equations under complex boundary conditions, the proposed method is suitable for situations with complex terrain and different shapes of obstacles. Firstly, by transforming the mountains, radar and anti-aircraft fire in complex terrain into cylindrical, conical, spherical, parallelepiped obstacles and their combinations, the 3D low-flying path planning problem is turned into solving streamlines for obstacle avoidance by fluid flow. Secondly, on the basis of a unified mathematical expression of typical obstacle shapes including sphere, cylinder, cone and parallelepiped, the modulation matrix for interfered fluid dynamical system is constructed and 3D streamlines around a single obstacle are obtained. Solutions to streamlines with multiple obstacles are then derived using weighted average of the velocity field. Thirdly, extra control force method and virtual obstacle method are proposed to deal with the stagnation point and the case of obstacles’ overlapping respectively. Finally, taking path length and flight height as sub-goals, genetic algorithm(GA) is used to obtain optimal 3D path under the maneuverability constraints of the UAV. Simulation results show that the environmental modeling is simple and the path is smooth and suitable for UAV. Theoretical proof is also presented to show that the proposed method has no effect on the characteristics of fluid avoiding obstacles.     

Extended dynamic system modulation for real-time obstacle avoidance

In this paper, a novel real-time obstacle avoidance method based on Dynamic System (DS), is proposed. The proposed method ensures the impenetrability of multiple convex obstacles by online modulating the original velocity field of the DS. It can be applied to perform obstacle avoidance in the state space of the DS with both autonomous and non-autonomous DS-based controllers. While realizing the obstacle avoidance, the equilibrium points of the original DS can be saved. The modulation matrix form is extended based on the earlier dynamic system modulation methods of the literature. The asymmetric modulation provided by this method allows the modulated DS to satisfy the dynamic constraints of a class of DSs. In addition, the proposed method has the inherent ability of multiple-obstacle avoidance and the direction selectivity of avoidance maneuver. Moreover, to solve the simultaneous guidance and obstacle avoidance problem, a guidance law for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) based on the proposed method, is designed. Finally, a numerical simulation is performed to analyze the performance of the proposed method and the obstacle avoidance guidance law.     

基于障碍凸化的改进环流APF路径规划

为改善人工势场法（APF）在复杂障碍环境下的路径规划能力，提出基于障碍凸化的改进环流APF路径规划方法。通过改变APF方法斥力势场的方向，使其形成绕行障碍边缘的环流，改善了APF方法在平台-目标位置连线与障碍边界垂直时可能陷入局部极小值的问题。针对多边形障碍（凹、凸）与圆形障碍，给出包括障碍初始化与相交障碍集合迭代凸化步骤的障碍凸化方法，将复杂障碍空间转换成为凸障碍的空间，避免平台进入凹多边形或相交障碍产生的凹区域而无解的问题。在仿真环境中，对比了传统APF方法、未使用障碍凸化的环流APF方法、使用障碍凸化的环流APF方法的路径规划结果，并分析了不同障碍数量、相交障碍数量条件下的方法计算耗时。根据结果，使用障碍凸化的环流APF方法能够明显改善APF方法在复杂障碍环境下的路径规划能力，方法实时性好，每个障碍所需的单步计算耗时约为0.02~0.03 ms，能够支持平台在复杂障碍环境下的在线路径规划。     

基于零空间方法的四旋翼无人机避障与协同编队控制

针对四旋翼无人机在编队飞行执行任务时可能遭遇障碍物问题,考虑多无人机避障及机间避撞的需求,提出 1种基于零空间方法的四旋翼无人机避障与协同编队控制算法。首先,建立四旋翼无人机动力学模型,并建立虚拟控制量简化控制模型;其次,基于零空间方法进行避障与协同编队控制算法研究,将无人机任务执行分解为目标趋向任务、避障避撞任务和协同编队任务,并根据优先级进行任务融合得到期望速度;再次,基于 PID方法设计控制律;最后,通过仿真验证所提控制算法的有效性。所提方法可保证四旋翼无人机在编队飞行中遭遇障碍物时的飞行安全。     

复杂环境下翼伞系统的组合式航迹规划

传统翼伞系统的航迹规划主要考虑落点精度及逆风着陆等指标,而当空投区域环境较为复杂,在翼伞系统归航路径上存在障碍时,如何规避这些障碍也成为翼伞系统航迹规划所必须要考虑的因素。针对翼伞空投过程有可能遇到高山或者高大建筑物阻碍的问题,提出了一种复杂环境下翼伞系统的组合式航迹规划策略。该方法将翼伞空投的区域分为障碍区和着陆区,在障碍区中采用快速搜索随机树（RRT）算法进行可行路径搜索,考虑到RRT算法生成的轨迹包含棱角,导致路径不够平滑的问题,结合翼伞系统质点模型的运动特性,对其进行了适用性改进,以使规划的航迹满足实际翼伞空投需求。为了解决RRT算法搜索方向随机,难以满足逆风着陆的问题,当翼伞系统进入着陆区后采用分段归航的方式设计航迹,并借助遗传算法（GA）求解目标参数,实现翼伞系统能量控制及逆风着陆。提出的复杂环境下翼伞系统的组合式航迹规划策略求解速度较快,能够同时满足翼伞系统避障、能量控制及逆风着陆要求,得到的参考航迹较为平滑。     

基于改进A*算法的UUV冰下避障航迹规划算法

针对冰下避障航迹规划问题,提出了一种基于改进A*算法的三维冰下避障航迹规划算法.不同于传统的A*航迹规划算法,该算法结合了人工势场航迹规划算法的思想,将水下地形碰撞约束、海冰碰撞约束以及UUV巡航高度约束重新编排.算法分析表明,该避障航迹规划算法能够有效增强UUV冰下避障能力与定深巡航高度控制能力.基于改进的A*冰下避障航迹规划算法,给出了上述约束的设计方法并进行了仿真验证.仿真结果表明,基于上述约束的航迹规划算法具有良好的避障能力、巡航高度控制能力以及航行距离控制能力.     

基于单目视觉的机器人避障方法研究

避障问题一直是机器人领域研究的热点和重点。设计一种基于单目视觉的避障系统,能够同时检测机器人正前方和两侧的障碍物,且对低纹理障碍物同样具有效果。该系统采用特征尺度检测器完成机器人视野正前方障碍物的检测,对于视野两侧的障碍物运用光流平衡策略进行规避,而对于低纹理的障碍物则利用图像熵的方法进行检测。整个系统在地面移动机器人上进行了测试,实验结果表明,该方法能在复杂的环境下可靠地完成机器人的避障任务。     

考虑UAV性能约束的变速度自主避障算法研究

动态不确定环境下,为有效地提升UAV执行任务的安全性和可靠性,在UAV自主避障过程中考虑了自身的性能约束条件.在速度障碍圆弧法的基础上,考虑UAV的法向和纵向加速度约束范围,研究了速度障碍圆弧随速度矢量变化的规律,提出了一种考虑UAV性能约束的变速度自主避障算法.该算法在考虑自身性能约束条件下,为实现UAV对威胁障碍的避碰提供了更大的避碰裕度.最后,对考虑UAV性能约束的变速度自主避障算法进行了验证,仿真结果证明了算法的有效性和可行性.     

Reactive control as a substrate for telerobotic systems

Reactive control, a recently emerged paradigm for guiding robots in unstructured and dynamic environments, and related work are reviewed. Pertinent telerobotics research for intelligent navigation is briefly surveyed. A scheme-based reactive control system that allows teleoperators to direct a mobile platform without undue concern for local obstacle avoidance is described. By using an analog of the potential field methodology, repulsive forces are constructed around nearby obstacles, allowing the robot to avoid them and enabling the telerobot operator to concentrate on the more global aspects of the mission. The structure for this paradigm enables real-time computation. The principles are extendible to manipulator operations. Results of robot simulation and experiments that demonstrate the concepts described are reported