A comprehensive survey on the methods of angle of attack measurement and estimation in UAVs

Angle of Attack (AOA) is a crucial parameter which directly affects the aerodynamic forces of an aircraft. The measurement of AOA is required to ensure a safe flight within its designed flight envelop. This paper intends to summarise a comprehensive survey on the measurement techniques and estimation methods for AOA, specifically in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) applications. In the case of UAVs, weight constraint plays a major role as far as sensor suites are concerned. This results in selecting a suitable estimation method to extract AOA using the available data from the autopilot. The most feasible and widely employed AOA measurement technique is by using the Multi-Hole Probes (MHPs). The MHP measures the AOA regarding the pressure variations between the ports. Due to the importance of MHP in AOA measurement, the calibration methods for the MHP are also included in this paper. This paper discusses the AOA measurement using virtual AOA sensors, their importance and the operation.     

先进战斗机过失速机动大气数据融合估计方法

可控的过失速机动是先进战斗机超机动性能的重要标志，飞机飞行包线的扩大已超出传统的大气数据系统测量范围，可靠的迎角、侧滑角、总压、静压等飞行大气数据是制约先进战斗机过失速机动中飞行控制的关键因素。以中国推力矢量验证机为对象，基于过失速机动飞行试验的数据，开展大气参数估计与验证研究。结合过失速机动的时间与空间特性，研究了基于风速、地速、空速矢量和惯性姿态、导航参数的大气参数融合计算方法；针对过失速大迎角状态下飞机周围气流非定常、模型非线性导致的融合大气参数误差的复杂特性，进一步构建深度神经网络，对机动状态融合迎角、侧滑角的强非线性误差进行拟合。仿真和飞行试验表明：该方法可在大迎角飞行状态下实现主要大气参数的融合估计，过失速机动过程中融合迎角误差优于2.3°，融合得到的大气参数可为过失速大迎角机动飞行控制提供可靠的大气参数状态反馈。     

Implementation of tactical maneuvers with maneuver libraries

This study creates and combines the general maneuver libraries for fixed-wing aircraft to implement tactical maneuvers. First, the generalized maneuver libraries are established by analyzing the characteristics of tactical maneuvers required in battlefields. The 7th order polynomial is applied to both the creation of the maneuver libraries and the generation of the trajectories or flight paths for modal inputs. To track the desired trajectory, we design the Attitude Command Attitude Hold (ACAH) system and the Rate Command Rate Hold (RCRH) system using Model Following Controller (MFC). Moreover, the Line-of-Sight (LOS) guidance law is designed. In particular, the CONDUIT® is employed to optimize the gains so that the control systems meet the aircraft Handling Qualities (HQ) criteria. Finally, flight simulations are performed for the longitudinal loop, immelmann-turn, and climb-slalom-descent maneuvers to verify that tactical aggressive maneuvers are realizable via the combination of maneuver libraries. This study can contribute to the development of flight techniques for aircraft tactical maneuvers and to the revision of air force operational manuals.     

基于分数阶Fourier域滤波的SAR多运动目标检测和参数估计

SAR多运动目标的检测和参数估计较单运动目标的难度大大增加,传统的WVD方法在处理多分量线性 调频信号时存在交叉项干扰的问题,改进的WVD-HT方法可减弱交叉项的影响,但并不能从根本上解决交叉项问题, 同时计算量也很大。文中提出一种基于分数阶Fourier域滤波的多运动目标检测和参数估计方法,在运动目标和静止目 标信号分离后通过逐个消去强目标信号,有效地解决了弱目标信号的检测和参数估计问题,由于分数阶Fourier变换是 线性变换,从而免除了交叉项的困扰。仿真和实测数据的处理结果验证了算法的有效性。     

频率及频率变化率的快速最大似然估计

信号参数估计是许多领域 (如雷达、通信、导航和声钠等 )都会遇到的共同问题。文中证明 ,牛顿法是实现频率 (η)和频率变化 (β)最大似然估值器的快速有效算法 ,并且详细分析了牛顿估值器的性能。研究证明 ,对于牛顿法 ,(η,β)是以三次方律收敛于真值 (η,β)的。模拟结果表明 ,当输出信噪比 ( SNR) o≥ 15 d B时 ,估计量的均方误差 ( MSE)达到Cramer- Rao界     

基于UKF的四元数载体姿态确定

对于低精度高噪声的传感器组成的低成本姿态测量系统,本文引入U nscen ted K a lm an filtering(UKF)用于姿态确定,设计了有陀螺测量和四元数差分法的无陀螺测量两种UKF滤波器;应用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法将六维参考向量转化为四元数,作为观测量的一部分,使九维非线性观测方程转化为七维线性方程进行滤波,减少了计算量;应用仿真数据进行算法验证,成功得到姿态估计;对两种算法在低速和高速状态下进行验证,仿真结果表明了该方法的有效性。     

安装和不安装垂直嵌板的鸭式飞机横向稳定性研究

研究了带有和不带有伸出的垂直嵌板的鸭式飞机(Velocity-173)的横向稳定性。众所周知，鸭式飞机(Velocity—173)具有良好的纵向稳定性．但其横向稳定性比较差。为了改善其横向稳定性．设计了两种复合材料夹层板．将其安装在垂直尾翼下面．并进行了一系列的飞行试验来研究安装伸出的垂直嵌板的效果。采用解析法和实时参数估计法从飞行试验数据中提取了横向可控能力／稳定性。本的工作验证了安装垂直嵌板对横向稳定性的效果。     

几何分布参数的区间估计和统计贴近性研究

给出了几何分布产品全样本场合下参数的近似区间估计,通过Monte-Carlo模拟考察了区间估计的精度,并与Bootstrap置信限作了比较,最后研究了几何分布和离散寿命分布类的统计贴近性。     

捷联惯导系统的圆锥误差补偿算法研究

非互易向量的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统姿态矩阵计算的重要问题。为了补偿由此引起的圆锥误差，本文对一些传统算法进行了分析和研究。由于以往各种算法一般都需要输入信息为角度信息，但对于高动态、恶劣振动环境，角速度信息更有工程意义，所以针对输入信息为角速度的情形，提出了一类新的姿态算法，通过对比传统的算法，新算法在同样计算量、存储量的情况下有较优的性能，算法的精度较传统的算法高。另外，对新的姿态算法进行了误差分析．为其参数选择提供了选择标准，有工程实用价值。