Gradient Descent Algorithm for Small UAV Parameter Estimation System

A gradient descent algorithm with adjustable parameter for attitude estimation is developed,aiming at the attitude measurement for small unmanned aerial vehicle(UAV)in real-time flight conditions.The accelerometer and magnetometer are introduced to construct an error equation with the gyros,thus the drifting characteristics of gyroscope can be compensated by solving the error equation utilized by the gradient descent algorithm.Performance of the presented algorithm is evaluated using a self-proposed micro-electro-mechanical system(MEMS)based attitude heading reference system which is mounted on a tri-axis turntable.The on-ground,turntable and flight experiments indicate that the estimation attitude has a good accuracy.Also,the presented system is compared with an open-source flight control system which runs extended Kalman filter(EKF),and the results show that the attitude control system using the gradient descent method can estimate the attitudes for UAV effectively.     

无人机栖落机动的一种离线鲁棒预测控制算法

针对固定翼无人机栖落机动过程的纵向运动,研究了一种在线计算量小的栖落机动鲁棒预测控制方法。首先将飞行器栖落机动动力学模型沿参考轨迹建立分段线性切换系统模型。考虑外部风扰动,进一步建立张量积模型。然后,利用渐近稳定的椭圆不变集的概念,采用"离线设计、在线综合"的方法设计了在线计算量较小的栖落轨迹跟踪控制律;结合鲁棒预测控制和切换系统全局稳定分析方法分析了系统稳定性。最后,对外部风扰动下的固定翼无人机栖落机动过程进行了仿真。仿真结果表明所设计的跟踪控制器在线计算量小并具有良好的控制效果。     

无人机实时飞行仿真平台设计

介绍了一种面向无人机实时飞行仿真平台的设计与实现.硬件平台采用嵌入式计算机系统.利用μC/OS-Ⅱ实时核开发基于DOS的实时多任务应用程序.文中就系统结构、飞机模型、仿真算法、实时多任务应用程序编写进行了详细的论述.该系统已成功应用在某型无人机仿真中.     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

小型无人机姿态回路的简化配置控制系统设计

提出了无人机的最简控制设计思想，并就姿态回路进行了两种最简控制结构（PI型、PID型）的设计。为了提高最简控制性能和设计效率，将输出反馈LQR控制理论进行了改进，使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简控制设计表明，姿态回路的最简控制策略是成功的，控制系统的性能取决于最简控制结构，输出反馈LQR不仅具有很高的设计效率，而且能对最简控制结构进行规范描述。     

小型活塞式无人机发动机测试系统

活塞发动机是无人机的动力装置,发动机性能参数的地面测试对无人机设计有着重要意义.本文基于活塞发动机的工作原理、电测量原理和单片机原理,采用模块化设计思想,利用传感器和单片机等设备,成功设计开发了小型活塞式无人机发动机的参数测量系统.该系统可以实现小型活塞发动机的转速、推力和扭矩三个参数的测试.实践证明,系统性能稳定可靠,操作简便,可扩展性强,很好地满足了小型活塞式无人机发动机驱动系统性能测试要求.     

基于网络的无人机实时仿真系统软件

提出一种基于C/S结构的UDP网络便携式无人机半实物实时仿真系统,设计了嵌入式实时仿真软件、仿真控制与显示软件、网络通信软件.在由飞行控制计算机实物、电动舵回路实物和实时仿真设备组成的无人机半实物实时仿真试验环境下,对所设计的仿真系统软件进行全过程实时飞行仿真试验验证.验证结果表明,所设计软件功能正确,性能满足设计指标.     

面向飞行机械臂的实时目标检测与定位算法

飞行机械臂要完成自主抓取的任务,对目标物的识别与定位尤为关键.当前飞行机械臂视觉识别算法多采用传统的特征提取等方法.为提升目标物识别及定位的精度和效率,本文设计了一种基于YOLOv5深度学习目标检测算法和RGB?D传感器的视觉识别与定位算法,该算法可以实时检测目标物并对其位姿进行估计,为飞行机械臂的抓取工作服务.同时针...     

无人机监管服务系统的设计与实现

无人机监管服务系统能够为无人机提供全过程的飞行服务保障。本文介绍了当前无人机发展现状,分析了无人机产生的安全隐患,提出了无人机监管服务系统的技术方案,通过ADS-B、2G/3G、北斗指挥机、一次/二次雷达、MLAT、光电探测等多源监视信号融合处理,引接军民航空管AFTN专网、气象局以及自动气象观测站的气象数据,为无人机提供飞行监视、航空气象、计划管理、航空情报、空域管理、系统管理等服务,能够保障无人机安全有序地飞行。     

无人机交流发电系统故障诊断技术

使用MATLAB 7.0软件,建立了飞机交流发电系统模型.应用小波分析工具箱Wavelet Toolbox 3.0,对仿真的故障进行检测诊断.针对某型飞机2 kVA交流发电机,建立了飞机交流发电系统,利用纯阻性负载创建一个测试点的新方法,对此系统进行单相负载短路仿真.运用小波函教对测试点的故障信号进行尺度分解,获得奇异点发生时间及其特性,从而对采集的故障信号进行诊断和分析.     

无人机舵回路及其新型控制策略设计和应用

以无人直升机飞行控制系统研制实际需要为背景,运用高集成AVR单片机设计了数字式舵回路控制器,根据嵌入式计算机系统实现舵回路控制律要求,设计并实现了舵回路数字式控制律.采用变参数调节控制律可使舵回路控制性能达到理想状态,有效避免了系统超调和积分饱和.舵回路控制参数的在线调整,实现了不同被控对象/不同状态的有效控制,拓展了数字式舵回路的适用场合.在综合汲取伺服电机调制模式基础上,提出了复合PWM模式和"极性比"概念,实现了数字式舵回路低功耗之目的.文中给出了部分试验结果和应用实例.结果表明,所设计的低功耗数字式舵回路是成功的,该舵回路不但功耗低,体积小,而且抗干扰能力强.     

GA-iForest: An Efficient Isolated Forest Framework Based on Genetic Algorithm for Numerical Data Outlier Detection

With the development of data age,data quality has become one of the problems that people pay much attention to. As a field of data mining,outlier detection is related to the quality of data. The isolated forest algorithm is one of the more prominent numerical data outlier detection algorithms in recent years. In the process of constructing the isolation tree by the isolated forest algorithm,as the isolation tree is continuously generated,the difference of isolation trees will gradually decrease or even no difference,which will result in the waste of memory and reduced efficiency of outlier detection. And in the constructed isolation trees,some isolation trees cannot detect outlier. In this paper,an improved iForest-based method GA-iForest is proposed. This method optimizes the isolated forest by selecting some better isolation trees according to the detection accuracy and the difference of isolation trees,thereby reducing some duplicate,similar and poor detection isolation trees and improving the accuracy and stability of outlier detection. In the experiment,Ubuntu system and Spark platform are used to build the experiment environment. The outlier datasets provided by ODDS are used as test. According to indicators such as the accuracy,recall rate,ROC curves,AUC and execution time,the performance of the proposed method is evaluated. Experimental results show that the proposed method can not only improve the accuracy and stability of outlier detection,but also reduce the number of isolation trees by 20%—40% compared with the original iForest method.     

磁共振图像的一种多尺度边缘检测算法

医学图像的病灶呈弱边缘特性,用传统的边缘检测方法效果不理想。本文提出了一种改进的多尺度边缘检测算法：在传统的Mallat小波模极大值边缘检测方法的基础上,应用模糊算法构造相应的隶属函数,提取弱边缘信息,最后应用多尺度边缘融合算法将不同尺度下的边缘图像合成。实验结果表明,该方法对噪声有一定的抑制作用,可有效检测出弱边缘信息,定位准确,且检测效果明显。本算法可以兼顾良好的边界定位、噪声抑制和弱边界检测等性能指标,可以有效解决传统边缘检测方法中存在的高定位精度及强去噪能力之间的矛盾。     

跑道入侵检测算法研究

定义了跑道入侵区,对主体和目标设定了七种运行状态,为了判定入侵是否发生和防止假告警,给出了判据标准。根据设定的运行状态和判据标准建立了运行状态判据矩阵,在此基础上给出了基于跑道入侵区和运行状态判据矩阵的跑道入侵检测算法流程。该算法对跑道入侵的典型场景能进行有效检测。     

无人机系统可靠性分配方法

对型号研制中常用的可靠性分配方法进行研究,提出了综合分配法,以比例分配法和评分分配法为基础,通过专家法确定权重系数,最后计算得到分配数值.该方法简单实用,能够得到更为合理的无人机系统可靠性分配方案,并通过实例验证可以满足工程需要.     

小型固定翼无人机绳钩回收过程动力学分析

绳钩回收作为小型固定翼无人机的一种精确定点拦阻无损回收技术,近年来在国内外得到迅速发展。本文以某型无人机的绳钩回收系统为研究对象,对绳钩回收系统进行了参数化处理并建立了两种动力学仿真模型。一是在考虑回收架柔性基础上建立了基于Lagrange方程的绳钩回收系统的动力学仿真模型,二是在考虑绳索变形和系统结构细节基础上建立了基于MSC.ADAMS的绳钩回收系统的多体动力学仿真模型。通过上述两种仿真模型的算例分析以及与某型无人机绳钩回收试验的测试数据作对比,验证了两种动力学仿真模型在绳钩回收系统不同设计阶段的适用性和有效性。     

基于法向过载增稳的无人机纵向姿态控制技术研究

本文结合导弹比例制导理论和过载控制理论,重点研究了基于过载增稳的无人机纵向姿态控制技术,形成了以俯仰角比例反馈为外环和以过载复合控制为内环的复合增稳控制方案,对比仿真验证表明,相对于基于俯仰角与俯仰角速率的常规PID控制技术,在具备相同的快速性、无超调、零静差指标条件下,基于法向过载增稳的纵向姿态控制技术可以有效地同时兼顾操纵性与稳定性,并且具有更强的抗干扰能力。     

一种欠量测系统传感器故障检测与隔离方法

为了解决欠量测系统传感器故障检测与隔离这一难题,在对传感器故障进行合理建模的基础上,首先,借助输出方程,利用最小二乘和基础解系的方法,将传感器故障特征转换到系统状态模型中;然后,提出一种残差产生器的设计方法并给出其参数求解方法;最后,用算例对上述设计结果的有效性进行计算机仿真验证。     

高适应性低成本大型无人机导航与控制系统

设计的数字式导航与控制系统沿着高适应性低成本方向,综合考虑了大型高亚声速无人机可靠性和经济性,采用了起飞发射段控制律优化设计、高低空自适应变参技术和高性价比的组合导航策略.在保证飞行品质和降低系统成本的同时,扩宽了大型无人机的使用空域和地域范围.经过仿真试验和实际飞行验证,该系统控制飞机姿态稳定,定高效果好,飞行航迹与规划航路误差很小,系统的各项功能均得到实现,适应了"一个系统,多种平台"、"一种平台,多种用途"的大型无人机发展需要.     

多刚体系统动力学的正则方程与辛算法

针对多刚体系统动力学数值计算精度的关键问题，首先采用Ｋａｎｅ方程导出了二阶形式的动力学方程，并研究了其中系数矩阵的恒等关系，进而建立了多刚体系统动力学的哈密顿体系并获得正则方程。在此基础上，分析了多刚体系统动力学数值积分的能量耗散现象，揭示其根源在于，数值算法用前一时刻值代替当前值。理论分析和计算结果表明，采用多刚体系统动力学的正则方程与辛算法的结合，可使多体系统动力学的数值计算性态得以改善，能有效消除“能量耗散”现象，从而使动力学计算的误差累积与违约得以控制，保证了计算精度。