未知环境中微型飞行器障碍回避与导航技术研究进展

微型飞行器在未知环境中自主飞行,须具备障碍回避和导航的能力,关键技术包括：环境探测、动态航迹规划以及航路跟踪。本文综述了近年来国内外在该领域的主要研究进展,围绕微型飞行器障碍回避与导航技术的概念内涵和问题描述障碍回避与导航技术中的飞行环境探测方法与传感器、飞行环境要素的模型表征及航迹规划算法等方面,系统地给予了阐述与分析,最后指出了微型飞行器动态障碍回避与导航技术中需要进一步研究的问题,旨在为微型飞行器的自主导航技术的发展提供参考。     

无人飞行器航迹规划方法综述

首先从不同角度给出航迹规划的两种定义,把航迹规划问题拆分为规划空间、航迹表示、约束条件、目标函数、规划算法五个子问题,提出了适用于各类无人飞行器航迹规划问题分析求解的过程模型。对规划空间构造方法、目标函数、规划算法进行分类比较,并给出每种方法的优、缺点及适用范围,辅助规划人员针对具体需求快速明确规划思路并选择算法。最后指出了航迹规划未来面临的新问题、新挑战。     

一种无人直升机的双发动机控制策略

针对某无人直升机双发动机控制问题,提出两台发动机采用并联控制方式使其输出功率保持一致,利用两个发动机转速较高者替代旋翼转速作为转速反馈信号,提高旋翼转速的平稳性,并给出了影响旋翼转速平稳性的两个主要扰动因素总距和前飞速度的前馈补偿控制量的试验测量和计算方法;进一步利用两个发动机缸头温度差对其控制量进行差动补偿,从而使得两个发动机的输出功率趋于一致,提高传动系统的平稳性,抑制机身扭振.最后,通过地面系留试验和试飞试验验证了该控制策略的可行性和有效性.      

耦合多螺旋桨滑流影响的低雷诺数机翼设计

以某型手抛式太阳能无人机(UAV)模型为对象进行考虑多螺旋桨滑流影响的低雷诺数机翼平面形状设计研究。首先,基于升力面理论发展了准定常求解多螺旋桨/机翼相互气动干扰问题的涡格法(VLM)程序,并采用建立参考翼型气动特性数据库的形式发展了相关低雷诺数修正(LRC)方法;然后,通过对翼型、低雷诺数机翼及单螺旋桨/机翼算例的数值模拟及与相关实验结果的对比,验证了本文数值方法具备模拟低雷诺数复杂流动问题的可靠性及准确性;最后,对某型手抛式太阳能无人机简化拉力多螺旋桨/机翼模型进行了直接优化设计及反设计,并通过具有较高精度的CFD准定常求解技术对优化结果进行了验证。结果表明:以CFD方法计算结果为参考,本文涡格法程序及低雷诺数修正方法能够准确高效地计算相关低雷诺数复杂流动问题;传统未考虑多螺旋桨滑流影响的设计机翼在实际螺旋桨工作状态下将偏离设计点,机翼气动特性得不到提高;考虑螺旋桨滑流影响的优化设计方法能够有效改善机翼阻力特性,相对应地,在设计状态下优化机翼总阻力能够降低19.52counts。     

基于任务协同的无人机多侦察载荷使用研究

为解决在复杂战场环境条件下无人机多侦察载荷的协同使用问题,文章在分析无人机侦察载荷性能特点和侦察作战使用的基础上,设计了4种多侦察载荷协同使用方案,构建了无人机的侦察效能评估模型,并用实例仿真了无人机在不同作战环境下的多载荷协同使用方案,检验了各方案在复杂电磁环境和恶劣气象条件下的侦察效能,验证了方案的有效性和可行性。     

无人机活塞式发动机进排气系统优化

针对一款无人机(UAV)用活塞发动机在飞行转速为6500r/min时扭矩较低以及燃油消耗率较高的问题,提出了一种基于自适应遗传算法（GA）的发动机进排气系统优化方法,进行进排气系统改进设计。使用GT-Power软件搭建了该发动机一维仿真模型,并通过台架试验数据验证模型;基于该模型进行了进排气系统结构参数对扭矩和燃油消耗率的敏感性分析,将进气管长度、直径、空滤器后腔容积和排气管长度作为优化变量,使用Matlab进行自适应遗传算法优化,使用Simulink/GT-Power接口实现数据采集和优化结果反馈。通过台架试验验证了优化结果的准确性。结果表明:在飞行转速为6500r/min时,经过优化后的发动机扭矩和燃油消耗率都得到明显改善,扭矩最大可以提高5.51%,燃油消耗率最大降低6.31%。      

六旋翼无人机的飞行力学建模研究

为开展六旋翼无人机的全机飞行力学建模研究,针对六旋翼无人机的前飞和非定常飞行要求,引入了动量叶素理论和动态人流理论对旋翼气动力进行分析.根据无人机的变转速控制方式,增加了旋翼转速变化对机身运动的影响项,推导了使六旋翼总需用功率最小的拉力分配优化方法,建立了六旋翼无人机的飞行力学模型.气动力计算结果表明,新建立的旋翼气动力计算方法精度高于现有的比例系数法.     

A review of uncertainty in flight vehicle structural damage monitoring,diagnosis and control: Challenges and opportunities

This paper presents a comprehensive review of uncertainties involved in flight vehicle structural damage monitoring, diagnosis, prognosis and control. Uncertainties can cause infeasibilities, false diagnosis and very imprecise prognosis if not correctly taken into account. The purpose of this paper is to review existing methods that have been developed to address the problem of uncertainty in the area of damage sensing, diagnosis, prognosis and control in flight vehicles. The mathematical and statistical methods in analyzing uncertainty are first presented and compared. Then, the different sources and perspectives of uncertainties in the damage assessment process are presented and classified. Following this, diagnosis and prognosis methods are reviewed. Final review section covers the control of damaged structure under uncertainty. In each section and in the concluding remarks section the research challenges in the field of flight vehicle structural damage sensing, diagnosis and prognosis methods as well as control under uncertainty are identified and promising new ideas are discussed.     

美军有人-无人协同作战发展与趋势分析

随着人工智能技术、信息化技术的快速发展,世界军事强国着眼于未来强对抗环境,都在关注有人-无人机协同作战样式的研发,不断推出新理念、新项目,不断进行演示验证工作,且已取得阶段性成果.简要介绍美军有人-无人协同作战项目的发展概况,分析未来发展趋势.     

基于UAV的空地协同任务卸载策略研究

随着各行业对大批量信息处理需求的增加,移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）技术应运而生。而在陆地障碍较多、MEC服务器搭载不便的情况下,研究了一种无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）中继辅助用户卸载任务到基站的场景。针对该场景,提出了一种基于博弈论的最优任务卸载方法,通过联合优化任务卸载比例和卸载策略使得系统时延最小化。由于这两个变量之间相互耦合,因此将原优化问题转化为两个子问题求解。首先,在确定策略的情况下,证明了系统时延最小值存在的条件,得到了用户的最优卸载比例闭合解。然后,将原优化问题转化为任务分配问题,并建立博弈论模型。在证明了该模型存在纳什均衡（Nash Equilibrium,NE）的前提下,经过多次迭代,求解得到基于时延最小的用户任务卸载策略集。仿真结果表明：上述方法有效降低了全局计算时延,在时效性上优于其他一些常见的卸载方法。