用圆弧样条计算地形跟随技术中的期望航迹

从地形外形的采样数据设计飞机贴地飞行的期望航迹,然后由相应的最优控制器使飞机按此航迹飞行,这一地形跟随技术中的最优控制算法,日益得到重视和发展,并应用在综合地形跟随/回避技术中。 本文提出了采用圆弧样条计算期望航迹的方法,在几十种地形情况下进行了对比研究,证明是可行的。明显地减少了期望航迹计算的工作量,增加了系统实时计算的可能性。     

地形跟随适应角控制方法

(1)综述了国内外地形跟随技术的发展与应用概况;(2)详细介绍了地形跟随适应角控制方法的原理、技术改进及其控制指令算法;(3)将适应角法与另一经典控制方法——样板法进行了比较。通过一条零指令线,说明了两者本质上的一致性;(4)从航迹优化的角度,给出三次样条肮迹的基本模型,讨论了适应角法的参数优化设计问题,给出了一种可行的设计方法;(5)以适应角法为基础构成地形跟随控制系统,分析了系统的基本要求和系统基本组成,研究了其飞行控制系统的设计原则与方法;(6)以某型飞机作为研究对象,进行了地形跟随系统的数字仿真,给出了框图及仿真结果。最后通过分析比较,说明适应角法地形跟随系统的控制方案是可行的。     

地形跟随系统中最优飞行参考轨迹的线性规划算法

结合飞机地形跟随的实际,首先提出了在构造最优期望的地形跟随飞行轨迹时确定地形模型包线的方法。然后通过引入松驰变量,剩余变量和人工变量,构造辅助目标函数Z1,以及应用换基运算,对线性规划问题进行了必要的简化,使参考轨迹的计算更简便。航迹角修正法的采用,进一步修正了规划出的飞行轨迹,从而获得了理想的飞行参考轨迹。最后,以随机地形为例对规划出的最优飞行参考轨迹进行了数字仿真,其结果符合地形跟随时最优参考飞行轨迹的要求。     

基于Cardinals三次样条曲线的航迹生成算法实现

根据军用飞机飞行参数记录系统提供的飞行数据, 提出了一种利用Cardinals三次样条曲线进行航迹生成的算法。经过对离散点航迹误差修正及样条曲线的讨论, 给出了实时计算任意时间点飞机质心位置的公式, 为开发可在普通PC机上运行的军用战机飞行过程再现软件, 提供了条件。     

一种采用新型抑制函数的地形跟随控制技术

提出了一种采用新型抑制函数的地形跟随控制技术,并以某电传操纵飞机为例,设计了航迹倾角(γ)控制律,同时通过地形跟随六自由度仿真计算,比较了不同抑制函数对地形跟随性能的影响。仿真结果表明,采用该新型抑制函数后,飞机的地形跟随飞行性能得到了大大提高。     

不同插值方法对残缺环阵声源定位的影响

研究了利用不完整麦克风阵列进行声源定位的算法，通过修正傅里叶插值、B样条插值和三次样条插值对残缺麦克风阵列的交叉互谱矩阵的插值补偿，获得了声源定位算法。通过数值模拟对声源定位算法进行了验证，发现在波束形成的声源强度上，傅里叶插值模拟结果最大偏差达到5.21 dB,B样条插值为1.17 dB，三次样条插值为0.80 dB；在声源位置偏差上，傅里叶插值为0.04 m,B样条插值为0.01 m，三次样条插值为0.01 m。结果表明傅里叶插值计算得到的声源定位的强度、位置精度和动态性能最差，三次样条插值最优，B样条插值表现一般。实验验证也得出类似的结论，因此利用三次样条插值计算不完整麦克风阵列的交叉互谱矩阵最佳。     

基于数字地图预处理的低空突防航迹规划

为保证飞行器能够实现所规划的航迹,研究了将地形及飞行器性能等信息融合构造虚拟地形表面的数字地图预处理方法,包括数据插值具体步骤和地形平滑处理方法。通过设计综合地形跟随、地形回避、威胁回避(TF/TA2)的目标函数,对最小威胁曲面进行转化,提高了实时航迹规划的速度,采用微分进化(DE)优化算法,实现了三维TF/TA2最优实时航迹规划。仿真结果表明,此地图预处理和实时航迹规划算法是有效可行的。     

最佳轨迹地形跟随系统的预测控制

 本文采用输出预测算法,为最佳轨迹地形跟随系统设计了控制器,从而简便、有效地将跟踪误差减小到一个很小的数量级,并明显缩短了轨迹重构的计算时间,给最佳轨迹地形跟随系统的实时处理带来了希望。     

拖曳系统中运载器航迹控制律研究

拖曳系统的飞行性能是评价拖曳系统可行性的一项基本内容,而要求解拖曳系统的飞行性能,则必须解决拖曳系统中运载器的航迹控制问题。在飞行器“准平衡”的假设下,研究了拖曳系统在铅垂面和水平面内飞行时运载器的航迹控制律,并进行了仿真计算。计算结果表明,所采用的控制律可以实现运载器跟随拖曳飞机的飞行航迹。     

总能量控制原理在地形跟随飞行控制中的应用

应用总能量控制原理设计了控制飞行高度的地形跟随飞行控制系统,并通过引入飞行高度和飞行速度的偏差控制,基本消除了总能量控制系统存在的稳态误差;引入俯仰角和俯仰角速率反馈回路以增加阻尼,消除俯仰角振荡,最后对该系统进行了解耦性能和地形跟随仿真。结果表明,用总能量原理设计的地形跟随飞行控制系统体现了飞机升降舵和油门杆一体化设计的思想,可实现飞行速度/航迹角的解耦控制,对给定地形可达到良好的跟随效果。     

基于三维空域网格的低空飞行航迹战略规划方法

针对复杂低空环境下航空应急救援飞行安全问题,提出了一种基于三维空域网格的飞行航迹战略规划方法。将空域网格化分成多个飞行航迹节点,同时考虑地形、气象、飞行规则以及航空器性能等多种约束,使用改进的A*算法搜索单个航空器的最优飞行航迹。在单个航空器初始飞行航迹基础上,结合时间窗原理,提出两种方法解决了多机无冲突航迹战略规划问题。最后,通过案例仿真验证了方法的有效性。     

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.     

燃油最省的四维导引算法

 本文提出了一种燃油最省的四维导引算法,可用于在线性计算同时满足燃油最省及到达时间两个条件的最优飞行轨迹。数字仿真结果表明,该算法速度快、精度高,具有工程实用价值。本文所做的工作是为机载四维飞行管理系统实现的必要准备。     

低空突防实时航迹规划计算机方案设计研究

地形跟踪/地形回避、威胁回避(TF/TA2)实时航迹规划计算机是综合TF/TA2低空突防系统的控制核心.系统按照由它产生的最优航迹产生制导指令,并控制飞行器按此最优航迹完成突防任务.本文提出了一种实时航迹规划计算机的设计方案.该方案采用由共享存储器耦合的三个智能模块(即智能总线接口、航迹规划处理机和数据处理机)并行运行的结构,以提高系统的运行速度,满足低空突防对航迹规划计算机的实时性要求.其中,航迹规划处理机和数据处理机的双机互备份降级运行方式提高了系统的可靠性.此外,以闪存为存储介质的内存数据库使系统检索和读取机载数据的速度大大提高,且闪存的非易失性保证了机载数据的可靠性.     

终端区域理想速度剖面的生成

本文着重探讨了飞机进入终端区域后理想速度剖面的生成问题,目的是通过执行理想剖面生成算法,达到对飞机进行精确的时间控制,消除等待时间,提高机场利用率,达到节省燃料减少延误的目的。