一种面向硬件在环的控制系统协同设计综合平台FWORKS

为实现航空发动机控制系统在数字仿真阶段的多用户、多学科协同功能,提高设计研发效率,搭建了全数字综合仿真平台 — —FWORKS。针对常规数字仿真软件难以实现多用户间并行开发的缺点,采用分布式设计架构,通过以太网络将多个服务端软件和人机交互软件相互联系,实现并行开发人数不少于30人的功能。该平台集成了EmbeddedCoder、SVN等工具,具备多学科协同仿真、模型和算法的存储调用等功能。通过集成硬件在环平台所需第三方软件及编译环境等,FWORKS实现了与硬件在环平台的无缝对接。结果表明：FWORKS仿真结果与传统全数字仿真的误差小于0.4%,与硬件在环平台的误差小于1%,表明该平台仿真具有较高的准确性以及功能的有效性,为控制系统设计人员提供了开放的综合仿真平台。     

基于信息预处理的无人机集群协同电子侦察

为了提供长期有效的电子侦察能力,高机动性无人机电子侦察平台需要组成 1个多无人机电子侦察网络。多无人机电子侦察网络在面对复杂电子侦察任务时,需要具有对不同平台电子侦察结果判别和整合的能力。针对传统基于证据理论(DempsterShafer,DS)的协同电子侦察方法中,因为电磁环境的复杂性和基于 DS合成公式对不可靠信息缺少必要的筛除而导致的证据悖论问题,文章提出了基于电子侦察信息预处理的无人机集群协同电子侦察融合判决新方法。该方法对每架无人机的电子侦察信息进行预判断,得到每架无人机电子侦察信息的可信度权值,提出信息融合算法,对预处理后的电子侦察信息进行融合判决。仿真结果表明,该方法可以有效提升对多无人机电子侦察信息的甄别能力,提高无人机集群协同电子侦察性能。     

基于鱼眼相机和RGBD相机的异构协同SLAM

SLAM技术在卫星导航拒止环境下的自主导航中有着广泛的应用前景。结合单目鱼眼SLAM可获取更多纹理信息的优势和RGBD-SLAM可直接获取尺度信息的优势,设计基于单目鱼眼相机和RGBD相机的异构协同SLAM系统。首先设计特征点对三维灰度质心方向一致性检验方法以筛选异构图像之间的候选匹配点。然后设计异构图像之间的分步式光流-投影匹配方法,以实现鱼眼相机和RGBD相机之间高性能的特征点匹配与相对位姿估计。最后基于ORB-SLAM2框架,提出基于鱼眼相机和RGBD相机的异构协同SLAM系统框架。实验结果表明：相比于传统的特征点匹配方法,设计的特征匹配方法在异构相机的图像特征匹配任务中能够表现出更高的性能。相比于单目鱼眼SLAM系统和RGBD-SLAM系统,提出的异构协同SLAM系统在相机快速移动、相机贴近景物、低帧率、纹理缺失等条件下,以及在相机纯旋转运动、室外大场景等条件下性能更优,其鲁棒性、抗轨迹漂移能力和轨迹精度比单目鱼眼SLAM系统和RGBD-SLAM系统都有较大提升。     

利用集群内测距和对目标测向的协同定位方法

当多个飞行器间相对位置测量精度显著高于飞行器绝对定位精度时,在飞行器间增加相对测量,对各飞行器的定位测量协同处理,能提高绝对定位精度。本文针对集群飞行器对非合作目标不能测距而仅能测向的情况,通过在集群飞行器间引入相互测距,来提高集群飞行器自身和对非合作目标的定位精度。对于这种不完整相对测量情况,给出了能提高定位精度的协同定位求解方法,包括非线性静态优化估计和线性化后最小二乘估计方法。这种协同定位方案,不需要进行完整的相对位置测量,对测距和测向在群体相对测量中进行合理分解,降低了飞行器测量设备配置的要求。通过仿真验证了该方法的有效性。     

多无人机协同搜索区域划分与路径规划

针对多无人机广域协同搜索问题,研究无人机工作区间划分和全区域覆盖搜索路径规划2个子问题。采用按无人机来向均衡划分的方法和凹点凸分解的方法,开展了凸多边形和非凸多边形的区域划分研究,将多机协同搜索问题转化为子区域上的单机搜索问题;在此基础上采用Z型路径覆盖方法以及Dubins转弯路径,对各个无人机开展覆盖其子区域的搜索路径规划,从而建立了一个区域划分和路径规划的整体调用框架,能够对目标区域快速进行划分并生成飞行路线。最后,对凸多边形和非凸多边形区域搜索开展仿真计算,验证了该方法的有效性。     

过载约束下的大机动目标协同拦截

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先,在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略,并提出了基于标准弹道的设计方法。然后,给出了协同拦截制导律的形式,研究了导弹的末制导初始阵位、制导律参数以及导弹对目标机动的覆盖区域这三者间的关系,并设计了数值求解算法来实现对多弹的覆盖区域的分配、协同制导律的设计以及多弹初始拦截阵位的配置。最后,对理论结果进行仿真。结果显示,多枚机动性较小的导弹,通过初始拦截阵位的合理配置和协同拦截制导律的合理设计,可以实现对机动性能较强的目标的协同拦截。     

基于神经网络的多卫星姿态协同控制预测模型

摘要： 针对多卫星近距离对空间目标监测中的姿态协同控制问题,研究基于神经网络的智能控制模型.首先设计了面向任意姿态控制方法的神经网络自适应控制模型,该模型不改变卫星姿态控制方法本身,而是接收由理想控制模型生成的理想控制量,理想控制量经过神经网络后直接生成适用于卫星的控制量.根据神经网络对控制系统的系统级状态预测,基于一致性控制协议,设计了多卫星姿态协同控制模型.采用等效姿态角,通过数值仿真,分别验证了预测控制方法、输出状态预测、协同控制的方法正确性和有效性.