一种自主飞行的小型无人机系统设计

介绍了小型无人机系统的总体结构,分析了无人机的结构设计和算法,阐述了弹射起飞系统和伞降着陆系统的设计原理,采用嵌入式系统和GPS设计无人机的飞行姿态控制、导航控制、任务控制系统和数据链,实现了空中机器人的自主飞行。     

微型扑翼飞行器扑动机构相关研究进展

微型扑翼飞行器(FMAV)具有独特的外形和飞行优势,具有重要的军事和民用价值。扑动机构是微型扑翼飞行器实现能量转换和机翼仿生运动的核心部件,是扑翼飞行器研究中极其重要的一环。阐述了扑动机构仿生规律实现、设计方法的最新进展,同时就设计中的关键技术进行了评述,主要为:仿生扑动规律的实现;提高系统效率的机构匹配设计方法;扑动机构的发展趋势。     

无人机飞行控制与管理

从无人机工程研制的角度出发,介绍了工程中常用的无人机飞行控制与管理系统的组成、结构、功能与外部接口;分析了系统功能设计时在飞行控制、飞行任务管理与规划、机载设备故障判断与处理、遥控遥测管理以及任务设备管理等方面应考虑的主要问题;从系统控制权限逐步增大的角度论述了无人机典型的遥控控制、人工干预自动控制以及自主控制等控制方式的特点、适用情形和发展前景;讨论了系统研制过程中的控制律设计、控制与管理策略设计、软件开发和高逼真仿真试验等主要关键技术;最后,归纳了区别于有人机系统的显著特点以及通用化、综合化、智能化和网络化的发展趋势。     

无人机航迹规划算法的初步研究

航迹规划算法是无人机的关键技术之一,本文初步综述了近年来国内外在该领域的主要研究成果。首先给出了航迹规划的描述和涉及的关键问题,然后着重介绍了几种较为常用的规划算法,如A-Star算法、遗传算法、神经网络、Voronoi图、PRM(ProbabilisticRoadmap)、RRTs(RapidlyExploringRandomTrees)、人工势场法、基于案例的算法等,最后讨论了航迹规划算法存在的问题和面临的挑战,指出飞行中实时重规划的研究是航迹规划未来主要的发展方向。     

无人驾驶飞行器的气动特点和设计

首先论述了发展无人驾驶飞行器(UAV)的重要性,集中介绍了2种UAV的平台,包括:高空长航时UAV和无人战斗机(UCAV)。讨论了这2种飞行器空气动力特点和气动设计的主要问题。对于高空长航时UAV设计中要重点发展的专用翼型的设计,介绍了一种新型的杂交设计思想和提出了基于CFD技术的多目标多点优化设计的工具。讨论了此类飞行器三维机翼设计的基本要求和三维后掠自然层流机翼的设计。UCAV设计中强调了气动/隐身综合设计的重要性,讨论了无尾布局时新型先进气动控制和矢量推进相结合的必要和难点。     

Determination of Gas-Generator Fuel Capacity for Hybrid Aerial Underwater Vehicles with Airfoil Cavity-Forming System

We determine the behavior of onboard gas-generator flowrate for generating the cavitation flow around a hybrid aerial underwater vehicle by using an annular wing on the underwater trajectory section.     

多无人机控制与定位系统的研究

介绍了对无人机测控系统的要求,着重分析了实现多无人机控制与定位需要解决的核心问题,提出了多无人机系统的空间定位方法,进一步探讨了中继式无人机的数据传输原理。     

无人作战飞机自主控制分级递阶控制结构

把智能控制领域的分级递阶控制结构应用于无人作战飞机(UAV)自主控制的结构设计,根据"精度随智能降低而提高(IPDI)"的原则,把该控制系统分为3个层次:执行级、协调级和组织级。执行级完成高精度的局部控制任务;协调级产生航迹及导航信号,并对子系统的工作进行协调;组织级提供决策支持。提出了通过内外回路的方法来实现整个控制系统的硬件。根据每一级的功能需求,提炼出在多任务模式下各级的关键技术,进行了模块化分解,并分析了它们之间的逻辑关系。重点阐述了协调级和组织级的约束条件及实现过程。     

舰载无人机作战使用及关键技术综述

研究了国际典型舰载无人机的性能、作战用途、起降方式;舰载无人机在侦查打击等主要任务领域 中的使用及典型作战场景;总结了舰载无人机作战使用过程中的关键技术,详细论述了各项技术的难点以及当 前研究状况,为将来的进一步研究奠定了基础。     

Special Issue call for papers: Emerging Technologies of Unmanned Aerial Vehicles

<正>Topic Summary: The past few years have witnessed the rapid development of unmanned aerial vehicles (UAVs). To better meet the increasing demands of real applications, UAVs are expected to support intelligent autonomous control, real-time navigation and surveillance, and broadband airborne communication. In this special issue, we aim to     

无人机自主控制发展趋势研究

根据无人机自主控制的定义与内涵,将无人机自主控制关键技术划分为态势感知技术、规划与协同技术、自主决策技术和执行任务技术,并针对这四项关键技术发展所涉及内容分别进行了层级研究,初步给出了我国无人机自主控制层级发展规划和层级发展趋势图,可以为我国建立无人机自主控制能力标准或者开展无人机自主控制研究项目提供参考.     

小型电动无人机动力系统设计和优化

小型电动无人机由于使用维护方便,可靠性高,噪声小,无污染等特点,具有较高的应用价值。然而电池的能量密度远低于燃油,动力系统在起飞重量中占较大比重,在初始设计中就需要准确估算动力系统重量和性能,以保证续航性能。通过建立动力系统中电池、无刷电机和调速器、螺旋桨三个部分的数学描述,提出动力系统的性能估算和设计方法,以及优化准则。实验表明,方法具有一定精度,可以为无人机的初步设计和动力系统选择提供依据。     

Seadrome: Technologies of Complex Navigation for Amphibious Unmanned Aerial Vehicles in the Seaplane Basin

The paper considers the physical principles of operation, performance and structural diagram of the short base sonar navigation system installed aboard an amphibious unmanned aerial vehicle. This system provides the required course piloting in the seaplane basin that is assigned by the network system of bottom transmitter-receiver antenna assemblies.     

小型和微型无人机的气动特点和设计

讨论了当前包括固定翼、扑翼和微型旋翼的小型无人驾驶飞行器(SUAV)和微型无人驾驶飞行器(MAV)的进展和未来发展可能涉及的技术问题。讨论了低雷诺数空气动力特性,包括分离气泡和展弦比的影响。介绍了用于拍动翼的非定常空气动力特性和高升力机理。讨论了目前存在的2种设计方法——多学科/多目标优化设计和探索式/进化式的设计方法,以及在设计中柔性翼和主动智能控制的重要性。     

一种导弹目标宽带雷达相位测距的新方法

微动是反导系统中识别真假弹头的重要依据之一,然而传统的通过距离像包络提取微动的方法分辨率较低,无法反映章动等幅度较小的运动,针对这个问题,提出了一种利用宽带雷达距离像相位分析导弹目标微动的新方法.该方法通过共轭相乘、时频域滤波及解模糊等步骤,从散射点的相位序列中提取散射点之间的距离微小变化,从而作为分析目标微动状况的依据.通过Feko软件仿真数据对提出的方法进行了验证,实验结果表明,相比于传统的通过距离像包络分析微动的方法,新方法对于微动导致的散射点距离变化的分辨能力提高了4倍以上,能够清晰地反映出目标的章动现象;并且,时频域滤波与解模糊的处理方法也能进一步提高该方法的鲁棒性,有效降低噪声和脉冲重复频率低导致的解模糊出错的概率.     

基于流水避石原理的无人机三维航路规划方法

借鉴自然界流水避石现象,提出一种基于流体计算的无人机(UAV)三维(3D)航路规划方法.首先介绍了球心位于坐标原点时,球形障碍三维绕流问题的解析解.之后采用旋转平移矩阵与流线数据叠加方法生成了任意位置多障碍同时存在的三维流线.为验证解析解的有效性同时给出该方法基于数值模拟的计算过程,对适合无人机三维航路规划的流体模型和数值求解方法进行了分析,并给出了通过数值模拟求解航路的方法.最后,根据无人机机动约束对流线进行处理得到可飞航路,将航路长度、纵向和横侧向机动次数作为子目标函数对航路进行综合评价.仿真结果表明:解析法航路规划中,圆球障碍的地形建模简单计算量小,航路集中在由起点至终点的航路带间;数值法航路规划适合障碍分布复杂的地形,航路分布于规划空间中.这两种方法的航路平滑,能够满足无人机飞行约束,航路具有绕流意义的最优性,可以避免势场法的局部极小问题,并且可以提供多条备选航路.     

OLS算法在无人机传感器故障诊断中的应用

在故障诊断领域,神经网络故障诊断方法以其优良的特性正得到越来越广泛的应用。本文针对无人机的特点提出一种基于RBF神经网络故障诊断方法,通过建立神经网络预测器来实现无人机机载传感器的故障诊断,其中网络学习算法的选取将直接影响神经网络故障诊断的性能。正交最小二乘算法(OLS)以其在设定网络参数方面的优点常用来作为RBF神经网络学习算法。本文将介绍OLS算法的原理和实现步骤,通过VC 6.0编程实现OLS算法,并利用无人机机载传感器数据来验证OLS算法的有效性。     

无人飞行器集群仅测距初始相对位姿确定方法研究CSCD

针对全球导航卫星系统(GNSS)拒止环境下无人飞行器集群成员间的相对定位问题,研究了一种基于机载惯性测量单元(IMU)、气压高度计与数据链测距组合的初始相对位姿求解算法。首先,在高度计稳定输出较为精确的高度信息的前提下,将飞行器的三维运动解耦成二维水平运动,给出了三维加速度和角速度、测距信息的水平坐标系投影等效模型。在此基础上,以待求量相对位置和航向角的非线性形式构造了新的待求状态量,并将相对位置和航向角的非线性求解问题转化成了新状态量的线性模型最小二乘求解问题。然后,通过引入递推最小二乘算法(RLS),建立了该相对位姿求解算法的实时输出递推形式,有效降低了机载在线计算的负载。接着,对所提算法进行了可观测性分析,并给出了使系统状态量不可观测的几种相对运动形式。最后,对所提算法进行了数值仿真实验,仿真结果表明,该算法能够有效、快速求解初始相对位姿,位置误差在初始相对距离的10%以内,航向角误差在初始相对角度的1%以内。     

Tracking of a Ballistic Missile with A-Priori Information

The paper addresses the problem of estimating the launch and impact points of a ballistic target from radar measurements. The problem has been faced under different hypotheses on the available prior knowledge. The proposed approach combines a nonlinear batch estimator with a recursive MM (multiple model) particle filter in order to attain the estimation goal. Extensive simulations assess the achievable estimation performance.