无人机自主空中加油技术探究

作为提高无人机作战效能的有效手段,无人机自主空中加油技术近年来已成为了无人机研究领域的重要发展方向.本文在总结国外无人机自主空中加油技术发展的基础上,指出了基于"插头-锥管"的无人机自主空中加油的关键技术和发展方向,对于研究无人机空中加油技术具有一定的借鉴意义.     

无人机自主空中加油技术研究新进展

无人机自主空中加油技术（AAR）是目前无人机自主化和智能化研究领域的一个热点。目前,美国多家研究机构已经取得了AAR技术阶段性的研究成果,美国军方表示,不仅要开发出有人驾驶加油机对无人机的空中加油技术,还要开发出无人机对无人机的空中加油技术（UAV--UAVAAR）。     

空中加油:从有人到无人的跨越

美国研究机构开发的自主空中加油验证系统,依赖精确的 GPS、惯性导航和视频跟踪等技术以及先进的自动控制算法,成功进行了无人机的空中自主加油验证试验,实现了空中加油技术从有人到无人的跨越,此项技术在无人作战飞机上将有广阔的应用前景。     

无人机自主空中加油技术新进展

近年来,美国多家研究机构和防务公司一直在推进无人机的自主空中加油（AAR）技术的实用化研究。GE公司于近期公布了他们的AAR研究计划,其激光导航AAR系统（AARLNS）以精度高、稳定性好、抗电磁干扰能力强等特点引起业界的普遍关注。     

国外空中加油技术及装备现状与趋势

空中加油是提升航空兵空中作战能力的重要抓手.文中系统分析了空中加油的作用意义,研究了国外空中加油技术体制的工作原理和技术特点,梳理了国外主要空中加油机的装备现状和发展趋势,可为我空中加油装备发展提供参考.     

基于测距测角信息的DG-IEKF相对导航算法

在自主近距空中加油过程中,无人机通常利用机间数据链进行导航数据共享,解算获得高精度的相对导航信息.机间数据链受扰中断时,在常规相对导航策略失效的情况下,无人机通过搭载的态势感知传感器对未知环境进行探索.针对受油机与非合作目标加油机间中远距离相对导航问题,提出了一种测距测角信息下的相对状态估计算法.考虑到测距测角信息下算...     

简讯

美国研究无人机的空中加油 美国防部正在推进下一代无人机(如X—45)空中加油能力的研究计划。增强空中加油能力后,可使无人机不需要前线驻扎基地,还能减少执行任务所需的无人机数量,提高无人机的任务反应速度。美国防部预研局(DARPA)、空/海军和NASA领导了这一研究。 由于无人机特有的飞重量轻,因此加油机产生的紊流对其的影响要比有人机大得多。 对无人机来说,加油对接是一件很困难的事,因为没有飞行员来对飞行进行调整,操控无人机的地面站为此需要准确的态势感知。 美空军研究实验室(AFRL)去年开始对美空军的伸缩套管式加油方式的飞     

无人机软管式自主空中加油视觉导航技术

近年来,机器视觉技术的迅速发展给无人机自主空中加油提供了一种新思路,克服了传统GPS动态适应能力差的不足。基于双目视觉,提出了一种实用的无人机自主空中加油导航方案,并提出了一种利用深度学习进行检测跟踪配合几何约束进行位姿计算的技术。根据加油机和受油机距离的不同,将导航分为远端导航和近端导航。全程对加油锥套进行检测和跟踪,并在近端进行锥套位姿计算。实验结果表明,该算法满足加油的鲁棒性要求,稳定跟踪锁定目标距离范围大于40m。当与目标距离小于10m时,距离误差优于±10cm。说明本文提出的方法具有较强的应用前景。     

诺斯罗普·格鲁门公司获得KQ—X计划研制合同

7月1日.DARPA宣布授予诺斯罗普·格鲁门公司一项价值3300万美元合同．用于验证一架“全球鹰”无人机通过伙伴加油技术．自主完成空中加油。这项计划命名为KQ-X，旨在验证两架无人机之间实现空中加油的技术可行性。     

自主空中加受油会合阶段控制策略研究

无人机自主完成空中加油对提高航程、航时具有重大意义,其中受油机与加油机之间会合阶段的控制策略是保证加受油成功的关键技术。首先,通过分析空中加油过程中有人机与无人机之间的差异性,给出了一种工程上较为可靠的无人机自主空中加受油最优航路设计方法;其次,根据无人机的飞行特点,提出了一种空中加受油会合与编队阶段的控制策略,形成了相应的任务动作,并设计了对应的控制律;最后,通过两架某小型无人机开展了飞行试验,验证了控制策略的可行性,并给出了试验结论。     

无人机空中加油自主会合的制导与控制

针对无人机空中加油的自主会合问题,进行了相应制导律和非线性控制器的设计。通过改进的带角度约束的三维比例制导律实现对航向角的控制,以协调转弯的方式将航迹角指令转化为姿态角指令。基于无人机六自由度的动力学模型,针对无人机的姿态控制,采用时标分离的方法设计了慢子系统和快子系统,并对这两个子系统分别进行动态逆控制设计。同时,基于滑模控制的方法设计了满足自主会合要求的速度控制律。在保证无人机飞行稳定的基础上,实现了对控制和制导指令的精确跟踪。仿真结果表明,所设计的制导律和控制律能够实现无人机空中加油的自主会合,具有良好的动态特性。     

直升机空中加油技术综述

介绍了直升机空中加油技术的作用和重要意义,通过对直升机空中加油技术现状的分析,展望了直升机空中加油技术的发展前景。重点介绍了直升机空中加油技术并结合我国空中加油技术及航空产业现状,提出了直升机空中加油技术的发展对策,为我国发展直升机空中加油技术提供参考。     

视觉辅助的无人机自主空中加油建模与仿真

为准确获得插头锥套式空中加油过程中无人机与锥套的相对位姿信息,提出了机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真方案,开发了基于Open CV,Simulink及Vega Prime视景仿真技术的闭环仿真系统。研究了机器视觉识别跟踪锥套的图像处理算法,利用Kalman滤波算法估计无人机与锥套的相对位姿。仿真结果表明,机器视觉算法可以准确识别跟踪锥套,滤波器状态估计的收敛速度较快,无人机姿态角变化范围较小,保证了插头锥套式无人机自主空中加油的平稳安全对接。     

视觉辅助的无人机自主空中加油建模与仿真

为准确获得插头锥套式空中加油过程中无人机与锥套的相对位姿信息,提出了机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真方案,开发了基于Open CV,Simulink及Vega Prime视景仿真技术的闭环仿真系统.研究了机器视觉识别跟踪锥套的图像处理算法,利用Kalman滤波算法估计无人机与锥套的相对位姿.仿真结果表明,机器视觉算法可以准确识别跟踪锥套,滤波器状态估计的收敛速度较快,无人机姿态角变化范围较小,保证了插头锥套式无人机自主空中加油的平稳安全对接.     

固定翼集群无人机空中模拟对接技术

自主空中加油技术对于提高无人机（UAV）续航能力，扩大作战半径，增加载荷重量以及提升战略部署等方面有着重要的意义，是未来智能集群无人机系统的必备技术。本文以“无人争锋（UI-STRIVE）”空中握手比赛为背景，对固定翼集群无人机空中模拟对接相关技术及策略进行了研究。首先，针对固定翼集群无人机飞行速度快、编队密集程度高等特点，设计了集群无人机空中对接流程以及基于Dubins路径规划的时间最短的追机方案，并采用非线性制导律进行航路跟踪；其次，基于模拟锥套的先验信息设计了一组弱分类器，并通过级联的方式实现对模拟锥套的快速检测；然后，设计了沿加油机航线方向进行精确对接的策略，并结合无人机姿态先验以及模拟锥套尺寸信息推导了精确对接阶段制导参数解算方法；最后，设计了相应的固定翼集群无人机系统，并以4机编队参加了第2021届“无人争锋”空中握手比赛，参赛结果验证了本文所提出固定翼集群无人机系统以及其技术和策略的可行性。     

加快发展空中加油技术提升我军空中作战效能

对空中加油机在现代战争中的作用。各军事发达国家空中加油机的装备状况及空中加油技术的发展现状进行了分析和综述，并结合我军装备现状，提出了我国发展空中加油技术的必要性、紧迫性和急待解决的问题。     

无人作战飞机自主决策技术研究

自主决策技术是提升无人作战飞机在现代战争中作战能力的重要手段,由于战场态势和很多不确定因素的影响,使得自主决策具有难以建模、约束条件众多和依赖于战术经验等特点。通过对无人机决策因素、决策策略及决策流程的分析,采用专家系统的方法,对决策系统的构建、总体结构、管理模块及处理流程进行了设计和仿真,为提高无人机自主决策能力奠定了基础。     

基于无损切换的无人机自主空中加油技术研究

提出了基于无损切换的无人机自主空中加油解决方案,建立了包括无损切换的双目视觉传感器、激光测距传感器以及扰动影响的无人机和硬式加油管的仿真系统;研究了近距离逼近与自动对接阶段的无损切换算法,双目视觉特征点识别与位姿估计算法,双目视觉测量与激光测距融合算法,分别对近距离逼近与自动对接阶段的位姿测量进行了仿真验证。结果表明,本技术方案可实现近距离逼近和自动对接的相对位姿精确测量,且具有较强的实时性、准确性和鲁棒性,保证了自动空中加油的平稳跟踪引导和自动对接。     

无人直升机系统发展展望

随着计算机、网络和智能技术的发展,无人机自主飞行能力和智能化程度不断提高,在社会多领域得到广泛应用.无人直升机既具有直升机独特的飞行和功能特点,又具有无人机的应用优势,发展前景广阔.本文简要描述了无人直升机的发展历程及现状,展望了无人直升机发展的前景,分析了未来装备发展趋势和技术发展方向,并提出推动无人直升机技术及产业...     

面向自主空中加油任务的目标检测技术研究

针对软式空中加油任务自主对接过程中的视觉需求，本文进行了基于深度学习的自主空中加油锥套目标检测技术研究。首先，构造了一组包含不同目标尺度、背景并经数据增广后的软式自主空中加油锥套图像数据集。其次，结合当前主流的智能检测算法，对比分析了不同单双阶段检测算法在加油锥套数据集中的检测效果。在Faster RCNN网络添加了自适应置信度筛选模块，降低了其错检概率。为满足工程化应用需求，对YOLOv5网络进行轻量化改造，在几乎不降低检测精度的情况下提高了YOLOv5的检测速度，并大大降低了模型复杂度与运算资源消耗。该研究验证工作为后续展开锥套跟踪及位姿解算等研究提供了良好基础，可以为相关算法在自主空中加油任务中的进一步工程化应用提供重要的先验信息和技术参考。