直升机前视地形告警算法研究

为了更好地利用直升机地形感知与告警系统,减少可控飞行撞地事故的发生,提出了一种适用于直升机地形感知与告警系统的前视地形告警算法.首先介绍了直升机前视地形告警的基本原理,并给出了前视告警包线的设计流程;然后提出了前视告警包线下视边界、前视边界、上视边界和横侧边界的确定方法;最后构建仿真算例进行了仿真验证.仿真结果表明,提出的算法可以在直升机飞行撞地前提前预警.     

基于地形辅助导航的直升机近地告警方法

提出了一种利用地形辅助导航精确获取位置信息的直升机低空飞行告警方法,该方法通过地形辅助导航修正惯导系统误差,然后利用直升机飞行动力学模型预测逃逸轨迹并生成告警边界,最终实现直升机近地告警.仿真测试结果表明,本文采用的地形辅助导航方法能够有效修正惯导误差,基于此实现的直升机近地告警方法能够有效提高直升机飞行的安全性.     

前视地形告警算法与告警模式仿真验证研究

前视地形告警功能是近地告警系统中极为重要的一部分,但已有的前视地形告警方法都是通过拟合包线进行告警,这种方式的精确性略有不足。为了提高前视地形告警的准确性,提出了一种简单前视地形告警算法,并搭建了仿真验证平台进行仿真验证。提出了简单前视地形告警算法的工作流程;建立了航迹预测算法、极限拉起点和提前告警时间的计算模型;定义了前视地形告警新的告警子模式;利用Qt设计了一个仿真验证系统。通过仿真验证可知,前视地形告警算法能够及时发出告警,并且根据告警模式的不同用不同的方式警示飞行员,与利用告警包线的方法相比,前视地形告警方法更为精确,并且适用范围广泛。     

基于前视地形的极限告警曲线算法研究

针对作战飞机在低空中的可控飞行撞地问题，提出基于前视地形的极限告警曲线算法。该算法建立了飞机运动学模型、地形感知模型、飞行轨迹预测模型和极限告警曲线算法模型。首先，根据地形高程数据，以飞机拉起轨迹与地形的最小间距是否大于最小安全距离作为寻找极限告警点的判断条件，对上述模型进行仿真得到飞机的极限告警曲线。然后，综合考虑地形倾斜角和飞行员承受过载，对曲线进行优化，给出适宜飞行员拉起避障的最优告警曲线。最后，开展了仿真算例验证。研究结果表明，所提算法可依据飞机爬升性能和地形变化给出正确的极限告警曲线和最优告警曲线，当飞机前方有碰撞危险时可成功拉起避障。     

MRD系统中球面到平面的坐标变换及其误差分布

本文详细研究了球面到平面的切方位投影方法投影方法及其变形误差分布；讨论了等角方位投影和等距方位投影的特性及用途。等角方位投影是一种保角变换，具有等角特性，而且在同一点各方向上的长度变形都相等，距离较近时变形误差较小，常被用于单雷达数据处理中。等距方位投影具有等距性和等方位角特性，误差较小，在ATC显视、多雷达数据融合处理、冲突探测、低高度告警和管制席位移交等基于多雷达的广域空中交通管制系统中会起到有效的作用。     

我国第一套机载前视式红外低空风切变探测/告警系统

机载前视式风切变探测/告警系统是近年来国际民航界及航空电子制造行业关注的热点。我国民用机发展计划也将研制机载低空风切变探测/告警系统列为重点攻关项目。 洛阳电光设备研究所负责研制的机载前视式红外低空风切变探测/告警系统试验样机已在去年底通过了航空工业总公司的鉴定。在不长的时间 里,该研究所的科研人员从理论研究、工程设计乃至仿真技术等方面做了充分论证,系统地解决了低空风切变温度特征、探测原理、危险尺度判据、伪信号修正方法、探测波段选择、机载多通道红外辐射计、风切变信息处理计算机快速解算算法及仿真软件等一系列难题。     

航天器太阳圆面速度差/太阳视方向组合导航

针对航天器，尤其是深空探测器的自主导航问题，提出了一种新的太阳圆面速度差天文量测信息，该信息利用太阳的较差自转所造成的太阳圆面各点速度不同的特性，是探测器当前位置的函数，其几何本质是一个探测器的位置圆锥。在此基础上，基于太阳圆面速度差和太阳视方向互补的特性，提出了一种太阳圆面速度差/太阳视方向组合导航新方法，将太阳圆面速度差与太阳视方向2种量测量结合起来，实现了量测量之间的优势互补，进一步提高了导航性能。以太阳探测器为例进行了仿真，仿真结果表明相比较于单独用太阳圆面速度差或太阳视方向的导航方法，基于太阳圆面速度差/太阳视方向的组合导航方法精度分别提升了10.2%和16.0%。此外，还分析了光谱仪精度、采样周期和光谱仪数量对导航性能的影响，为深空探测自主导航提供了新的理论与方法。     

直升机雷达特性模拟方法研究

针对直升机靶机建设中遇到的直升机RCS理论数据准确性无法验证问题,提出了采用缩比尺寸直升机模型/小型无人直升机室内紧缩场测试的方法,并通过仿真数据迭代融合提高仿真算法的可信度。同时,本文分析了基于空中靶标的雷达目标特性模拟技术,提出了一种采用收/发天线组合的有源目标特性模拟设备建设思路,实现对某型武装直升机雷达目标特性逼真模拟。     

HEW-784预警雷达

HEW-784是意大利海军EH101直升机预警型的直升机机载预警雷达。这种雷达系统能全天候监视入侵的飞机和进行海上监视和巡逻。 HEW-784雷达的主要任务是探测和跟踪多个高空与低空目标,探测掠水飞行导弹。次要任务是探测和跟踪多个海面目标,地形测绘。它有空对空和空对地两种工作方式。在空对空工作方式时,能进行下视监视(动目标指示),在地面杂波中用多普勒滤波能探测和跟踪高径向速度目标(达128个),晴天平视监视和对导弹告警。在空对地方式时,能探测和跟踪海面目标(达64个),在短、中、长距离上进行地形测绘。它的工作频率为X波段、8～12.5千兆赫,北约     

基于改进人工势场法的无人直升机三维航迹规划

针对民用直升机的复杂贴地环境,开展了预设障碍物环境结合无人直升机飞行性能包线约束的航迹规划研究。首先,基于障碍物建模方法设计了航迹规划算法,解决了传统人工势场法较难适用于三维环境下无人直升机航迹规划的诸多问题,提出了一种改进的人工势场算法并扩展至三维空间。然后,针对三维环境中的目标不可达问题,建立了一种基于相对距离判断的斥力势场函数方法;针对局部极小值问题,发展了一种基于无人直升机飞行性能约束的航迹点回溯法以逃离出局部极小值区域的方法。最后,通过仿真验证分析了该算法的有效性。仿真结果表明：改进的人工势场法能够有效克服传统人工势场法的不足,实现无人直升机在飞行性能包线约束下的三维航迹规划。     

基于时空数据模型的障碍物数据集数据查询与应用研究

障碍物数据集是国际民航组织在航空情报管理（AIM）体系下提出的一种基于航空信息交换模型（AIXM）规范的航空情报数据集，该数据集中障碍物的查询将直接影响机场净空评估与飞行程序设计。在分析障碍物数据集的时间与空间属性基础上，利用时空数据模型与航空信息交换模型规范，提出一种基于时间点和空间位置的障碍物数据集查询方法， 用于解决障碍物数据集的查询问题；构建障碍物查询与可视化系统，并通过设计随机实验和实例应用对该方法的可行性和可靠性进行验证。结果表明：该障碍物数据集查询方法能够提取出对机场净空与飞行程序设计有影响的障碍物，增强了飞行程序设计人员对机场障碍物分布的情景意识。     

直升机贴地飞行威胁探测与规避方法研究

直升机在贴地飞行过程中，为保证飞行安全，必须采用传感器系统探测前方威胁信息，本文通过直升机飞行速度、威胁尺寸与机载传感器的各项性能指标之间的量化关系，得出为了全面探测各类尺寸大小的威胁应采用以被动传感器为主、主动传感器为辅的传感器系统。同时基于传感器探测所获得的威胁信息，提出了二维横侧向威胁规避算法，并通过计算机仿真验证了其可行性。     

基于改进向量场直方图算法的无人机动态避障策略

目前传统向量场直方图(VFH)算法存在易陷入局部陷阱的缺陷，本文提出了基于陷阱检测机制与动态阈值更新策略的改进VFH算法，更加符合局部未知环境下无人机路径规划的要求，并针对复杂未知场景中无人机避障问题，提出了基于A^*算法和改进VFH算法的避障算法。首先，无人机根据全局已知障碍物信息，基于A^*算法构建目标航路点；其次，在目标航路点不可达的情况下，无人机根据运动状态与激光雷达探测到的地形信息，基于改进向量场直方图算法进行局部规划。在局部规划中，针对传统VFH算法存在的缺陷进行了改进：针对传统VFH算法的无记忆性导致在一些特殊场景中易陷入局部陷阱，本文提出陷阱检测机制的VFH算法，动态选择历史信息增强向量场直方图算法的记忆性，无人机可自主检测陷阱并及时跳出；针对向量场直方图算法的阈值敏感性问题，设计了动态阈值更新策略，使得无人机能够在复杂或稀疏的障碍物环境中，动态平衡避障安全性和抵达目标的时效性。最后，通过对比仿真验证了算法的有效性，为传统VFH算法易陷入局部陷阱的缺陷提供了一种解决方法。     

直升机导航地理信息系统设计

近年来,直升机技术发展很快,可是其导航系统一直是发展的一个瓶颈.本文在分析现有导航系统的基础上,提出了一种基于全球定位系统(GPS)和多普勒雷达的导航地理信息系统,除具有常用的导航功能外,还具有地形分析、高度告警、信息查询、飞行记录等功能.     

无人机防相撞空中威胁态势的探测与告警研究

空中威胁态势探测与告警是无人机飞行防相撞预警的关键。为此,提出一种基于航迹预测的无人机防相撞空中威胁态势探测与告警方法。在该方法中,先采用滑动窗多项式拟合法对入侵机航迹进行动态预测,然后,在航迹预测基础上,利用无人机与入侵机飞行信息,建立针对入侵机的无人机动态避撞区,最后,结合静态保护区原理,对特定飞行场景下的无人机飞行冲突趋势、空中危险接近趋势和飞行碰撞趋势的探测与告警。仿真实例验证了所提出方法的有效性,也验证了其用于无人机飞行防相撞预警的可行性。     

基于Bayes网络的多源信息融合方法在精度评定中的应用

提出了一种基于多源验前信息融合的Bayes精度评定方法。利用Bayes网络进行多源验前信息融合时,能够结合现场试验数据,对信息加权因子做出较为合理的推断。根据验前及验后数据,通过Bayes网络中的MC—MC方法可以快速地获取各变量的验后统计特性,达到估计现场试验精度的目的。因此,基于多源验前信息融合的Bayes方法可用于解决小样本下的精度评定问题,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于立体视觉的大型客机障碍物探测

为了提高大型客机在低能见度天气下场面滑行时的安全性,提出了一种采用热成像仪进行障碍物探测和识别的系统。对客机前方景物进行热成像,用改进的机器立体视觉算法计算目标距离,使用模糊逻辑融合位置信息识别障碍物。实验表明提出的系统能探测和识别场面上的主要障碍物。     

小型复合式高速直升机总体初步设计

复合式高速直升机是直升机的热点发展方向之一，为此开展了一款小型(100 kg级)复合式高速直升机的设计研究。首先，提出了设计要求并给出合适的总体参数。然后，进行了气动布局设计并绘制三维模型，对该构型存在的旋翼/机翼/螺旋桨气动力部件干扰使用动量源方法进行了初步分析，得到了气动干扰特性及机身气动部件随不同速度前飞时的升阻力特性。最后，基于常规直升机的飞行性能计算方法，提出了复合式高速直升机飞行假设及该构型飞行性能的计算方法，并对飞行性能进行了分析计算，完成了100 kg级复合式高速直升机总体方案设计。研究成果可为今后该构型飞行器的设计研究提供一定的借鉴。     

军用直升机雷达隐身性能仿真与评估

采用高频方法计算了某型通用直升机及其隐身改型的RCS数据,基于现有雷达隐身性能计算方法和直升机低空飞行特点,对直升机在单部雷达和雷达组网两种情况下的雷达隐身性能进行仿真分析,给出了单部雷达和雷达组网发现目标的判定准则,分析了直升机可探测范围曲线、平均综合检测概率和暴露时间等隐身指标。通过仿真分析,评估了不同飞行高度下RCS减缩与直升机隐身性能的定量关系,为直升机的隐身设计提供了参考依据。     

面向巡视探测任务的复杂地形信息感知与场景重建

针对复杂地形环境下巡视探测中避障问题,提出了一种基于点云的地形信息感知与场景建模方法.首先对获取的点云数据进行稀疏采样和滤波降噪;然后结合移动机器人越障能力极限与改进的随机采样一致性算法,拟合其自适应基准面作为可通行区域;其后使用基于密度的聚类算法感知地形特征信息,并采用凸包算法提取地形特征轮廓;最后结合自适应基准平面...