基于捷联惯导的四旋翼无人机的研究与实现

与传统无人机相比,四旋翼无人机具有轻便、集成度高、系统灵活性强等诸多优势,非常适合用于车流监控、火灾预警等领域。针对四旋翼无人机的非线性、高度不稳定、强耦合,捷联惯导系统累积误差大等问题,本文研究了一种基于捷联惯导系统的四旋翼无人机导航的方法,即根据Inven Sense TM公司提供的DMP算法,实时解析MPU6050集成传感器和HMC5883L三轴磁阻式传感器测量的无人机姿态数据,并利用PID控制算法对无人机姿态进行闭环调节。测试结果表明,无人机可在空中稳定飞行,设计提出的方案有效可行。     

领航主机约束化的多四旋翼无人机编队航迹优化方法

针对多四旋翼无人机编队队形保持不变情况下的航迹优化问题，在飞行过程中以图论方法为基础将四旋翼无人机编队看作一个虚拟刚体，将编队中的跟随无人机看作领航四旋翼无人机的约束来处理，优化过程中仅考虑领航四旋翼无人机的最大转弯半径约束、队形变换时间约束及转换而来的约束，并将编队飞行所需能量最小作为优化目标，求解多四旋翼无人机编队定时到达目标的航迹优化问题，然后基于Gauss伪谱法对领航四旋翼无人机进行航迹优化，将其转化成一个非线性规划问题。仿真结果表明，利用本文提出的算法可以获得一条平滑飞行航迹，满足定时到达目的地约束、多无人机性能约束和环境约束要求；所获得的航迹能安全绕过障碍物，提高了无人机编队的生存能力，有一定的工程应用价值。     

基于旋翼无人机技术的近地磁测系统

为了提高无人机航空磁探测精度,文章利用大疆六旋翼无人机作为飞行平台,搭载三轴磁通门传感器及相应的数据采集子系统,组建了旋翼无人机磁场测量系统;分析和测量了六旋翼无人机本底磁性分布特征,优化了无磁伸杆的安装位置;采用综合系数法修正了三轴磁通门传感器的误差;最后进行了野外飞行试验,对旋翼无人机磁测系统的整体性能进行验证。结果表明,系统可持续飞行15 min,可有效完成低空磁场探测和磁矩计算,且飞行稳定性能高。文章进一步提出了技术改进方向。该研究可为无人机磁探技术和工程应用提供参考。     

基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法

针对四旋翼无人机姿态调整过程中,由于参数不确定性及外界环境干扰,往往给姿态控制带来一定困难。本文研究提出一种基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法。首先建立四旋翼无人机的动力学姿态模型,提出采用串级PID双环路控制架构,将姿态控制任务分解为内外两个环路。采用Levant微分器提取控制参量,以强化跟踪能力。此外,对原线性自抗扰控制器进行优化,旨在更好地消除外界随机扰动对系统的影响。利用MATLAB Simulink环境对提出的控制方法进行模拟,结果表明相比传统方法,该方法能更好地抑制系统受扰动引起的影响,增强系统对期望信号的跟踪能力,从而明显提高了四旋翼无人机姿态调整的精度与稳定性,以及四旋翼无人机姿态控制的精度和鲁棒性。     

大型深空站周边抗电磁干扰对策研究

深空测控活动具有信号空间衰减大、传输时延长、传播环境复杂等特点，电磁干扰对活动影响较大。对某型深空站电磁干扰现状开展分析，区分各类干扰源，对常用的抗电磁干扰对策方法进行研究。以电磁环境监测与管理信息系统为依据来研究电磁环境实时监测在深空站的实现，探索适宜深空站使用的电磁干扰监测方法和抗电磁干扰的对策，并从体制机制上对深空站实施有效保护。     

一种通用的机动式高精度电磁环境监测系统

为实现电磁信号快速和高精度监测,在常规电磁环境监测系统硬件架构的基础上,采用实时频谱仪和示波器等仪器仪表,设计开发系统软件,并配套设计相应的标校分系统和事后处理分系统,形成一套完整的机动式电磁信号监测系统,实现了电磁信号幅度标校、电磁信号监测、特征分析等功能。实际使用结果表明：高端仪器仪表的使用,能够实现电磁信号时域与频域的快速捕获与分析;标校系统的使用,有利于系统测量准确度的提高;事后处理分系统的使用,能够实现对雷达信号与干扰信号精细化分析;整套系统能很好地满足复杂电磁环境信号监测的需要。     

星载测向定位技术研究

针对卫星无源定位系统对辐射源高精度定位的要求,以及日益复杂的电磁环境下时频重叠信号测向定位的难题,提出了单星阵列信号处理测向的方法,并对干涉仪和阵列信号处理测向的性能进行了理论分析和仿真比较,结果显示阵列信号处理测向比相位干涉仪具有更高的精度,在存在模型误差的情况下,基于盲源分离的测向算法比经典子空间投影测向算法具有更高的分辨力。     

卫星侦察在复杂电磁环境下的感知效果影响分析

复杂电磁环境下,卫星侦察设备的工作方式都是依赖电磁波的传播,其感知的准确性不同程度地受到电磁干扰的影响。文章从复杂电磁环境的本质出发,重点分析了人为形成的几类电磁干扰,包括对卫星电子侦察、光学成像侦察、雷达成像侦察和卫星导航定位的干扰以及干扰应对措施,为最大限度减少复杂电磁环境对卫星感知的干扰提供了参考。     

立体式全球电磁环境感知系统设想

介绍了立体式全球电磁环境感知系统的构建思路：以高轨卫星实现全球瞬时无缝隙电磁环境覆盖（瞬时感知）;以低轨卫星实现区域电磁环境探测（区域增强探测）;以临近空间或机载平台实现电磁环境识别和重点目标定位（分析电磁环境、识别和定位重点目标）。立体式全球电磁环境感知系统以空、天电磁环境探测为网络,建立全球电磁态势数据库（含可视化）,实现在任何时间查阅任何区域内的电磁信号分布情况,分级分类为用户提供全球各区域实时、动态的电磁环境分布态势。     

固定辐射源的干涉测向定位精度分析

固定辐射源的干涉测向技术日益成熟,利用单台测量设备测向数据实现辐射源的定位应用比较广泛,其方法主要分为单点法和移动法,根据某电磁环境监测任务总体设计中的模拟仿真计算,分析了两种定位方法对任务设计中定位指标的影响,提出了任务中体制选择原则,给出了类似系统的通用总体设计思路。     

火星稀薄大气环境下的四旋翼无人机动力系统初步研究

火星的低气压环境为飞机可能应用于火星探测创造了条件。四旋翼飞机具有结构简单、可靠性高、可空中悬停、可重复起降等众多优势,成为火星探测应用的研究方向之一。文章针对火星四旋翼无人机关键的动力系统,用二维CFD仿真软件建立了螺旋桨模型,仿真分析了桨叶倾角、转速和半径等因素对桨叶升力的影响,并进行了螺旋桨初步方案设计。针对方案还开展了稀薄大气环境下的试验,测试了螺旋桨的升力,获得了与仿真分析一致的结果。文章研究可为火星四旋翼无人机动力系统进一步细化设计提供参考。     

雷达环境监测系统靶场应用研究

雷达环境监测系统是战场电磁环境监测的重要设备,它为复杂电磁环境下电子战装备试验和军事训练提供了科学、有效的手段。介绍了雷达环境监测系统功能、组成,并重点讨论了雷达环境监测系统在装备试验、军事训练、辐射源细微特征分析等方面的应用。     

GNSS拒止下面向目标监视的多无人机定位与控制方法

针对GNSS拒止环境下缺乏全局位置信息的静止目标持续监视问题，提出了一种仅基于方位角测量的多无人机分布式定位与控制方法。首先，设计一个无人机和目标之间的相对位置估计器，用来确定目标在每架无人机局部坐标系中的位置；其次，基于所估计的相对位置设计一个分布式控制算法，使无人机能够以规定的半径、圆周速度和无人机间的角度间隔围绕目标飞行，对目标持续进行全方位监视；最后，通过收敛性和稳定性分析理论证明了所提方法能够确保多无人系统收敛到期望的运动。通过仿真验证了所提方法能够实现GNSS拒止环境下多无人机对目标的持续监视。     

应用自适应滤波抑制星载接收机带内干扰的探索

为抑制卫星内对星载接收机的带内电磁干扰,文章分析了星载接收机在卫星上的电磁环境,提出将自适应滤波器应用到星载接收机上降噪,设计了自适应滤波器及其算法,分析了噪声的多径效应对自适应滤波的影响,明确了接收机天线、信道增益设计要求。对自适应滤波器在抑制星载接收机带内电磁干扰的效果进行了仿真和分析。仿真结果表明:自适应滤波提高了星载接收机抑制卫星带内电磁干扰信号的能力,为星载接收机的电磁兼容设计提供了一种主动适应卫星平台电磁环境的新思路。     

单星多普勒变化率无源定位精度分析

单颗卫星无源定位侦察平台具有成本低、系统简单、研发周期短等特点,是各国军事技术发展的重点和热点。围绕基于多普勒变化率的单星无源定位新技术,研究了该技术条件下定位精度与多普勒变化率测量精度、载波频率测量精度、高程假设误差、卫星定轨精度等因素的关系,并通过计算机仿真给出结论。     

近场测试系统确定电磁干扰源

近场测试系统是专用于电子设备电磁干扰定性测量的一套测量设备。本文详细论述了近场测试系统的组成、测试方法以及在确定电磁干扰源过程中的具体应用。     

一种多标校源的高轨伴星时差频差定位算法

针对高轨伴星时差频差无源定位系统中卫星位置、速度、时差和频差等参数的测量系统误差严重影响定位精度的问题,提出了一种基于四个或四个以上已知位置的地面标校源的高斯-牛顿定位算法。该算法首先利用差分法消除星间时差、频差测量的系统误差,再利用标校源的时差频差测量方程组估计出主星和伴星的相对位置和相对速度误差,最后结合时差、频差、地球球面以确定非合作辐射源位置。理论和数字仿真均表明在时差和频差测量的随机误差较小时,本文算法的均方根误差（MSE）接近克拉美-罗下限(CRLB)。
     

基于匿名领航者飞控的RT-Thread操作系统的移植

随着MEMS器件高精度和小型化的发展,四旋翼飞行器在各个领域的应用突显出来,特别是在一些危险性高,不适合人工作业的场合,四旋翼的应用能够大大帮助人们解决所遇到的问题。因此四旋翼飞行器也成为了一个热门的研究方向。四旋翼飞行器的核心部件飞行控制器的强大与否决定着四旋翼功能的多少和性能的高低。一款高实用性的飞行控制器对四旋翼具有至关重要的作用。市面上的飞行控制器的硬件平台基本没有区别,飞控的性能参数差别主要体现在飞控算法上,而复杂的飞控算法经常需要嵌入式实时操作系统来调度各种资源,课题通过使用市面上常用的开源飞控匿名航领者飞控作为硬件平台,移植了国内开源嵌入式实时操作系统RT-Thread,并通过观察串口输出信息和操作GPIO点亮LED验证了系统的成功移植,为后续在该飞控平台上继续二次开发打下了基础。     

一种机动辐射源的单站无源定位跟踪滤波算法

基于辐射源的信号到达时间(TOA)及方位角信息,提出了一种利用单站对机动目标进行无源定位与跟踪的方法.根据机动目标跟踪及系统测量模型,将变维(VD)滤波算法和交互多模(IMM)滤波用于单站无源定位.给出了算法的模型和实现步骤.仿真结果表明:该法正确有效,滤波性能更好.     

基于DSP的无源时差定位信号聚类分选算法

以四站无源时差定位信号处理器为例 ,详细分析了时差测量值的统计特性和相关统计特性 ,并利用该分析结果设计并实现了有利于DSP处理的基于时差相关的聚类分选算法 ,最后给出了该算法的实际测试结果及测试结果分析。研究表明 :基于时差相关的聚类分选算法能够有效地提取同一时差峰内的多个辐射源 ,并较好地解决时差散布造成的时差峰分裂的问题。