复杂环境下考虑动力学约束的翼伞轨迹规划

翼伞系统具有大惯性、强非线性等特征,而基于传统质点模型所规划的目标轨迹难以满足复杂环境下的系统动力学约束,因此在轨迹规划中采用高自由度动力学模型也就成为了计算翼伞真实运动轨迹的必然趋势。然而,翼伞的动力学模型更加复杂,目前迫切需要解决的问题就是保证规划轨迹平滑、稳定。针对该问题,本文将建立精确的翼伞六自由度动力学模型,将其引入翼伞归航的轨迹规划中,并通过改进高斯伪谱法,设计一种基于分段点规划、离散点初次规划、离散点自重构的三阶轨迹优化策略。仿真结果表明,所提算法可解决传统算法在应用动力学模型后难以得到稳定轨迹的问题,并实现复杂环境下的精确地形规避,确保规划轨迹满足翼伞的非线性动力学约束。     

不规则地形条件下的双向抛物方程模型研究

在传统SSFT抛物方程模型基础上,针对传统算法忽略电波后向传播与散射,造成不规则地表边界条件下电波传播预测误差较大的问题,提出了可计算任意不规则地形剖面下前向和后向传播场的递归双向抛物方程模型,并给出了具体实现步骤,提高精度的同时弥补了传统算法的不足。仿真分析了双向抛物方程模型计算标准大气条件下单刃峰、双刃峰及实际地形的电波传播场分布特性,并与传统宽角抛物方程与几何绕射理论进行比较,验证了算法及模型的正确性与有效性。     

Formation flight of fixed-wing UAV swarms: A group-based hierarchical approach

This paper investigates a formation control problem of fixed-wing Unmanned Aerial Vehicle (UAV) swarms. A group-based hierarchical architecture is established among the UAVs, which decomposes all the UAVs into several distinct and non-overlapping groups. In each group, the UAVs form hierarchies with one UAV selected as the group leader. All group leaders execute coordinated path following to cooperatively handle the mission process among different groups, and the remaining followers track their direct leaders to achieve the inner-group coordination. More specifically, for a group leader, a virtual target moving along its desired path is assigned for the UAV, and an updating law is proposed to coordinate all the group leaders’ virtual targets; for a follower UAV, the distributed leader-following formation control law is proposed to make the follower’s heading angle coincide with its direct leader, while keeping the desired relative position with respect to its direct leader. The proposed control law guarantees the globally asymptotic stability of the whole closed-loop swarm system under the control input constraints of fixed-wing UAVs. Theoretical proofs and numerical simulations are provided, which corroborate the effectiveness of the proposed method.     

基于数字地图预处理的低空突防飞行路线规划

地形跟随/地形规避/威胁回避TF/TA²(Terrain Following, Terrain Avoidance, Threat Avoidance)路线规划是低空突防研究的关键技术.地形信息存贮在数字地图中.为保证所设计路线对飞行器来说是可实现的,研究了数字地图的预处理,把地形、威胁及飞行器性能等信息融合构造了虚拟的地形表面.预处理包括数据文件压缩、威胁信息转化为地形信息、数据插值、及地形的平滑处理.通过设计综合TF/TA²的指标函数、根据A^*算法对其转化,并采用优化方法,可实现三维TF/TA²路线规划.仿真结果证明了算法的有效性.     

一种新型复合构型月球车的越障特性分析

将轮式、腿关节式、履带式三种机构结合起来设计了一种月球车,此车对低重力条件下的月球表面实际环境具有良好的适应性。月球车在起伏不平的地表环境中具有独特的动态特性,通过对月球车障碍地形下的越障运动过程进行理论建模和数值仿真,进而建立虚拟样机模型进行动态仿真对比研究,分析了月球车的越障特性,验证了机构设计的有效性。     

基于等高线图与小波变换的3D地形匹配算法研究

提出一种新的基于边缘的3D地形匹配算法。在算法中，一种结构紧凑的特征“等高线图”，用于表示参考高程图(DEM)及从实时数据恢复的高程图，这样3D地形匹配转化为基于等高线的匹配，即边缘(平面曲线)匹配问题。在边缘匹配过程中，首先用一种具有平移，旋转，尺度不变性的规范化小波描述子描述边缘。其次提出了一种基于小波系数域的快速边缘匹配算法，并分析了运算复杂性。由匹配成功的边缘对提取控制点的坐标。讨论了图像变换模型及基于最小均方根误差准则的图像变换参数估计方法。用真实地形实验表明该算法匹配精度高，计算速度快。最显著的特点是该算法抗噪声能力强。     

巡航导弹最优地形跟踪H_∞控制器设计

设计了一种最优地形跟踪控制系统，它可以权衡巡航导弹的撞地概率与控制作用之间的关系。基于Ｈ∞优化理论的二自由度控制器由两个控制器组成，既实现鲁棒稳定的反馈控制器和提供良好跟踪性能的前馈控制器。对各信号的权函数选取后，仿真结果表明此Ｈ∞二自由度控制器具有良好的跟踪特性，干扰和噪声抑制特性。     

RANDOM TERRAIN MODEL

在超低空突防技术研究过程中，需要对ＴＦ／ＴＡ算法进行测试。为了解决一个实时测试问题，本文在将地形定义为相关性是指数衰减的随机过程的基础上，给出了一个离散的两维一阶自递归算法产生随机地形数据。对不同的地形情况测试了ＴＦ／ＴＡ优化算法，该算法拥有可调的粗糙度参数。     

基于微处理器的CSIM模型跟随自适应控制系统

提出了电流型逆变器－感应电机（ＣＳＩＭ）的模型跟随自适应控制系统，阐述了转差频率控制系统的动态数学模型。借助于模型降阶技术，在不显著降低系统性能的前提下，降低模型的阶数以简化设计。推导了离散形式的自适应模型跟随控制系统的控制规律，这些规律在考虑负载和电机参数变化时满足超稳定性条件。用一个８０９８微处理器实现了该控制器，控制系统的实现仅使用了参考模型和被控装置直接提供的状态量，无须辨识系统的内部变量。实验结果表明，该系统具有良好的性能     

地形跟随系统的仿真

本文探讨了低空突防地形跟随系统的仿真问题。分为如下几个方面:①低空突防飞行任务的仿真目的与基本要求;②地形跟随系统的主要组成部分及其仿真实现方案;③地形输入的实现方法和地形跟随雷达的仿真;④一个实用的多功能地形跟随系统仿真软件包;⑤一种以系统计算机实现的地形跟随系统实时仿真方案,及其实时控制技术原理;⑥地形跟随数字仿真和半物理实时仿真的仿真结果。