小型无人机空速系统误差分析及校正方法研究

小型无人机体积小、速度低、带载荷能力有限,而小型硅压阻传感器具有小型化、数字化的优点,特别适合于对体积重量有要求的众多中小型无人机选用.本文结合某小型无人机空速系统的研究,针对目前多运用于小型无人机上基于硅压阻传感器的空速系统误差产生的原因进行了分析,并根据大多数无人机采用GPS导航的特点提出简便易行的校正方法.经过试...     

小型无人机的导航与制导仿真系统研究

研究了基于飞行器动力学模型的小型无人机的惯性组合导航与制导系统仿真技术，组合导航系统嵌入了飞行器的轨迹和姿态控制回路，建立了基于MATLAB/AEROSIM的组合导航计算机仿真系统，仿真系统包括惯性组合导航仿真模块、传感器仿真支持模块、飞行器6自由度动力学模型模块、飞行器轨迹生成、轨迹控制与姿态控制模块、导航仿真评估模块。基于该仿真系统，目前已开展惯性/卫星深组合、惯性/大气数据融合等理论算法和技术研究。     

低成本多传感器组合导航系统在小型无人机自主飞行中的研究与应用

 为了满足小型无人机自主控制系统对导航系统性能的要求，研究低成本的基于微机电系统的捷联惯性导航系统(MEMS-SINS)/全球定位系统(GPS)/磁强计组合导航系统。提出一种利用磁强计辅助MEMS-SINS的静基座初始姿态确定方法，采用四元数误差模型对MEMS-SINS/GPS/磁强计组合导航系统进行信息融合的建模，采用基于正交三角(QR)分解的平方根无色卡尔曼滤波(UKF)非线性估计方法对组合导航系统进行数据融合，克服由于计算机舍入误差引起的状态协方差阵的计算值失去非负定性甚至对称性，通过小型无人机的自主飞行试验，证实MEMS-SINS/GPS/磁强计组合导航算法满足小型无人机自主控制系统的要求。     

小型无人机L1自适应纵向控制设计

针对小型无人机模型的不确定性以及传统模型参考自适应控制瞬态性能差的不足,采用一种新的L1自适应控制方法对小型无人机进行纵向俯仰角控制设计.首先研究了L1自适应控制方法的基本数学理论及其在一般不确定系统中的应用;考虑存在不确定因素时的小型无人机纵向模型,利用L1自适应控制方法设计了小型无人机纵向俯仰角的控制器;最后对所设...     

基于双ARM系统的MIMU航姿测量系统的 研究及实现

针对小型无人机武器平台对航姿系统小型化、低成本、集成化的设计要求,提出了一种基于双ARM系统的MIMU航姿测量系统,实现了单板集成所有惯性测量、初始对准、惯性导航、组合导航,以及航姿测量等功能.通过车载导航试验及飞行试验考核,该系统可以满足用户应用需求.     

SINS在小型无人机测控方面的应用

为了满足小型无人机航姿系统设计需要,本文对捷联式惯导系统特点及其在小型无人机导航制导领域的应用进行了讨论,特别是对捷联惯导系统通过优化算法及由全球定位系统和捷联惯导系统组建的组合式导航系统进行了分析.讨论结果表明,捷联式惯导系统(包括以捷联式惯导系统为基础组建的组合式导航系统)能够满足无人机导航要求,在小型无人机领域具有很好的应用前景.     

一种自主飞行的小型无人机系统设计

介绍了小型无人机系统的总体结构,分析了无人机的结构设计和算法,阐述了弹射起飞系统和伞降着陆系统的设计原理,采用嵌入式系统和GPS设计无人机的飞行姿态控制、导航控制、任务控制系统和数据链,实现了空中机器人的自主飞行。     

超小型无人机GPS／MIMU组合导航定位系统研究

在考虑超小型无人机特点及其对导航定位需求的基础上,研究了利用微型惯性测量单元(MIMU)和GPS-OEM板,设计出一种低成本、轻小型的GPS/MIMU组合导航定位系统。为了验证该系统的性能,利用MIMU和GPS观测数据对该组合系统进行了仿真。仿真结果表明,组合导航系统在精度和可靠性方面,较单一的导航系统都有明显的改善。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

基于记忆融合模式的多无人机分散式协同导航方法

针对多无人机协同交互过程中存在的通信时滞问题，提出基于记忆-融合的多无人机分散式协同导航算法。在无人机惯性和全球卫星导航系统（GNSS）紧组合导航框架基础上，建立含时滞影响的系统状态向量，并对系统状态误差及其方差进行推导，进一步构建关于各无人机状态的最优估计模型，并基于状态误差方差最小准则对状态进行最优估计。建立了基于机间相对测量的多无人机分散式协同导航算法，提出了基于记忆融合模式的时滞处理方法。在GNSS可获取及拒止环境下进行多无人机协同导航仿真与实验测试，结果表明，所提出的基于记忆-融合的分散式协同导航算法能有效补偿通信时滞造成的精度损失，有效提高定位精度。     

在飞行中进行风场估计

在飞行中如何获得较精确的风场信息,对于飞行导航、控制和管理系统的研究都是一个重要的、急需解决的问题。目前飞机上无高精度的风测量手段.为此,本文将卡尔曼滤波技术应用到风场估计中去,并提出了一个简单实用的风模型。仿真结果表明该方案是成功的。本文属某无人机航迹控制研究计划的一部分.从这一工程实例出发,详细说明了利用卡尔曼滤波技术进行风场估计的全过程,其中包括飞机地速的估计,风测量精度分析等内容。     

基于UKF自主定姿方法研究

轻小型飞行器在飞行中卫星导航失效时,余度控制回路要求导航系统具有自主确定姿态的能力.提出了基于IMU的输出确定水平姿态的方法,并采用UKF实现飞行中的实时滤波估计.对某无人机实际飞行的MEMS型IMU数据进行了仿真,结果表明该方法给出的姿态角信息满足控制精度需求.将UKF与EKF滤波估计结果进行比较,UKF更具有优越性.     

制导炸弹大空域下的动力学模型

针对惯性导航/卫星定位方式制导炸弹在大空域下的工作过程和特点,建立了空中的运动数学模型,分析了大空域下制导炸弹运动的非线性因素,并在线性化模型的基础上,发展了一种时变的非线性模型来描述制导炸弹大空域下飞行动力学系统的方法。最后进行了仿真,结果表明,该方法是合理的,为后续制导炸弹控制系统的自适应设计与仿真提供了参考。     

A Hazard Analysis-based Approach to Improve the Landing Safety of a BWB Remotely Piloted Vehicle

The BUAA-BWB remotely piloted vehicle (RPV) designed by our research team encountered an unexpected landing safety problem in flight tests. It has obviously affected further research project for blended-wing-body (BWB) aircraft configuration characteristics. Searching for a safety improvement is an urgent requirement in the development work of the RPV. In view of the vehicle characteristics, a new systemic method called system-theoretic process analysis (STPA) has been tentatively applied to the hazardous factor analysis of the RPV flight test. An uncontrolled system behavior "path sagging phenomenon" is identified by implementing a three degrees of freedom simulation based on wind tunnel test data and establishing landing safety system dynamics archetype. To obtain higher safety design effectiveness and considering safety design precedence, a longitudinal "belly-flap" control surface is innovatively introduced and designed to eliminate hazards in landing. Finally, flight tests show that the unsafe factor has been correctly identified and the landing safety has been efficiently improved.     

无人机下滑着陆DGPS/INS导航及引导系统的仿真与试验研究

介绍了一种采用输出校正方式DGPS/INS组合导航系统引导无人机下滑着陆的方案。给出了该方案的数学模型,对组合导航系统进行了数字仿真,并在数字仿真的基础上进行了动态跑车试验,验证了所设计的输出校正方式DGPS/INS组合导航系统能够满足引导无人机自动下滑着陆的精度要求。     

区域导航无人机空中基准站的多源信息融合容错导航系统研究

作为卫星导航系统的补充和备份,区域导航服务系统近年来得到较大发展。在基于无人机的区域导航服务系统中,无人机自身的定位精度对区域导航服务系统的可靠运行有直接的影响。针对无人机导航传感器及系统的容错和可靠性问题,设计了具有针对性和自优化功能的多源信息融合容错导航方案,提出了一种优化的基于矢量分配形式的自适应联邦滤波算法。通过对每个状态量设计不同的信息分配系数,实现传感器量测噪声的动态优化调整,有效减小了传感器故障对融合导航系统的影响,提高了无人机导航系统的鲁棒性。验证分析表明,该方法可以减小子滤波器故障信息对融合导航系统联邦滤波全局估计的影响,避免了故障子滤波器在信息重置过程中对系统造成的污染,提高和保障了无人机空中基准站多源信息融合导航系统的稳定性和可靠性。     

复杂环境下微小飞行器惯性/激光雷达Robust-SLAM方法

针对微小型飞行器在巡检、探测和地图构建等应用中关键的自主导航技术,提出了一种基于惯性辅助的激光雷达Robust-SLAM方法用于微小型飞行器自主导航。相对于传统的激光雷达SLAM方法,该方法在SLAM框架中引入了感知环境突变检测方法,并且加强了惯性与SLAM的组合程度,有效地解决了高程方向感知环境发生突变时激光雷达SLAM定位误差大的问题。室内车库实际飞行实验结果表明,该方法能够实现微小型飞行器在三维空间中实时可靠的自主导航,具有较好的工程应用价值。     

飞行试验中对惯导系统真航向精度的一种评估方法

介绍了一种惯导系统真航向角精度的试飞评估方法.用GP S信息计算出飞行航迹作为参考基准,准确测出惯导系统输出的航迹角误差,以此间接评估惯导系统的真航向角精度.试飞结果表明,该方法科学可行.     

一种提高捷联惯导系统动基座初始对准精度的方法

捷联惯导系统初始对准精度直接影响系统导航精度，以适用于动基座的惯性凝固系粗对准方法为基础，针对船载设备动基座机动条件，通过实际数据分析，提出了一种粗对准方案，在相同的载体运行条件下，对减小粗对准误差，进而提高导航精度有一定帮助。相对于原粗对准方法，通过试验仿真验证，粗对准精度均有所提高，在此基础上初始对准后，1h导航定位误差从2nmil提高到约0.45nmil。     

机抖激光陀螺捷联系统动力学建模及结构动特性设计方法

机抖激光陀螺捷联系统普遍采用抖频偏频技术消除闭锁效应的影响,这使得激光惯导成为自带激励源的动力学系统,动力学系统结构参数的设计将影响陀螺抖动效率和陀螺测量精度。在陀螺抖动驱动力条件下,建立了包含激光惯导箱体、惯性测量本体、陀螺、减振器、抖轮在内的较为完整的动力学模型,给出了该模型的解答过程和Matlab仿真计算结果,讨论了不同结构参数对抖动效率及惯导精度的影响规律,并在此基础上提出了激光惯导结构基于动特性设计的原则和方法。经验证,该方法能够有效指导结构转动惯量等参数设计,提高了设计质量,有效避免了激光惯导由结构设计不足而导致的动力学问题。