基于Sarsa(λ)强化学习的空间机械臂路径规划研究

针对目标特性未知的在轨操作环境,研究了典型空间操作机械臂的路径规划策略。采用Sarsa(λ)强化学习方法实现目标跟踪及避障的自主路径规划与智能决策,该方法将机械臂系统的每节臂视为一个决策智能体,通过感知由目标偏差和障碍距离程度组成的二维状态,设计符合人工经验的拟合奖赏函数,进行各臂转动动作的强化训练,最终形成各智能体的状态-动作值函数表,即可作为机械臂在线路径规划的决策依据。将本方法应用于多自由度空间机械臂路径规划任务,仿真结果表明新算法能在有限训练次数内实现对移动目标的稳定跟踪与避障,同时各智能体通过学习所得的状态-动作值函数表,具备较强的后期在线自主调整能力,从而验证了算法较强的鲁棒性和智能性。     

大机场地面滑行和监控技术解决方案

监视航空器的滑行活动是进行场面路由、引导和管制的基础。场面监视系统主要用于监控机场航班飞机的滑行轨迹和滑行意图,提高场面运行的保障能力和经济效益。监视的手段较多,按照技术体制和     

EWIS线束敷设路径自动规划

在飞机线束EWIS设计阶段中,线束综合成为飞机线束设计中非常重要的一环。线束的综合程度越高、全机综合线束数量越少越有利于线束的敷设安装与生产制造,更有利于后期的维护与改造升级。文中提出一种利用常用的Excel VBA脚本语言,对CATIA进行二次开发,通过全机可用敷设线束通道以及设备之间的互联关系,运用常用的Floyd最短路径算法,完成线束的最优路径规划。线束综合设计人员可以以自动规划出的敷设路径作为参考,结合EWIS在设计时需要遵循的规则,规划出线束的最短敷设路径。该方法有助于飞机EWIS线束综合设计以及减轻全机线束敷设质量。     

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。     

集群无人机队形重构及虚拟仿真验证

队形重构是集群无人机（UAV）控制的重要问题,指无人机按照要求安全、无碰撞地从一个队形变换到另一个队形,其难点在于快速规划最优安全轨迹并控制无人机进行轨迹姿态的高精度跟踪。针对集群无人机队形重构的上述问题,首先,基于CAPT（Concurrent Assignment and Planning of Trajectories）算法,解决了多无人机的目标分配和轨迹生成的实时性问题,实现了集群无人机的最优安全路径规划;其次,提出一种有限时间多变量积分滑模连续控制算法,解决了无人机轨迹姿态的高精度跟踪问题,并通过MATLAB仿真验证了该控制算法的有效性;最后,为了更加真实直观地演示无人机三维仿真效果,建立了基于Gazebo-ROS的无人机仿真平台,实现了12架四旋翼无人机队形重构建模-仿真-可视化的一体化仿真演示,验证了上述路径规划算法和轨迹姿态控制算法的有效性。     

管路组件可重构装配工装系统的定位器自动配置与性能分析

为解决航空航天管路组件的装配质量及效率问题,设计并实现了一套新型自动化可重构工装系统。为实现管路工装系统定位器的自动配置,首先基于D-H法建立了定位器的运动学模型,并以配置系统解析的管接头位姿参数为目标值求解出了定位器的配置参数,为管路工装模型的自动配置提供了数据依据。在此基础上,利用数值法求出了定位器的工作空间,并以工作空间的最大包络直径作为干涉圆直径提出了定位器的运动路径规划方法。然后,基于坐标变换理论和空间尺寸链方法,建立了定位器的定位误差模型,为定位器乃至整个管路工装系统的性能分析提供了理论依据。最后,以某航空发动机一套管路模型的自动配置和性能分析过程为例给出了应用验证。     

视觉无人机棚内煤场自主飞行与地图构建

针对目前室内大型煤场煤储量估计方法中,固定位置激光打点方式存在盲区、不灵活、精度差,以及基于多旋翼无人机的方法难以适应无GPS的室内环境等缺点,提出结合视觉定位的无人机室内自主飞行盘煤方法。该方法通过融合5个方向的视觉信息,并结合无人机路径规划及避障算法,对煤堆进行了全覆盖的视觉成像,然后,通过运动推断结构方法进行三维建模,用于估计煤储量。经实验验证,所提方法有较好的室内定位精度,基于三维建模的煤堆储量估计与实际储量较为接近,证明了其有效性和可行性。     

无人水面艇自主导航技术

作为无人水面艇的关键技术之一,自主导航技术决定着无人水面艇自主航行能力的高低。结合无人水面艇在实际航行和作业过程中自主导航所面临的问题,对无人水面艇组合导航及完好性监测技术、协同导航技术、路径规划技术和环境感知技术目前的现状、不足和发展趋势进行了总结和分析。为了更加精确、可靠地进行安全导航定位,即插即用全源导航是无人水面艇可采用的一种导航方式,并在此基础上开展了组合导航完好性监测工作。多目标规划综合最优及基于分层策略的自适应路径规划方法是解决动态时变环境下路径规划问题的有效途径。深度学习、数据挖掘、信息融合等人工智能技术将在提高环境感知信息的本质特征表述、充分挖掘多元异构数据间的有效信息,以及构建信息全面、立体、可靠的三维环境模型方面发挥主导性作用。     

大型水陆两栖飞机抗浪能力研究

阐述了大型灭火/水上救援水陆两栖飞机高抗浪船体设计方法,对飞机起飞过程中的水阻力、滑行稳定性和波浪运动响应进行了研究。通过对比分析,发现断阶喷溅形态是影响水阻力出现第2峰值的关键因素,提出了水阻力曲线出现第2峰值的条件;分析了在纵倾角-速度图中不同区域滑行时飞机纵倾角响应特性,明确了飞机在典型状态的稳定边界;通过研究波长、速度对飞机纵倾角、飞高和机身垂向过载的影响,确定了飞机在波浪水面发生剧烈运动响应时对应的波长范围。