伸缩套臂式无人机空基回收建模与对接控制

针对无可靠陆基/舰基回收平台情况下小型固定翼无人机（UAV）远程作战空基回收难题,提出一种伸缩套臂抓取式空基回收建模与对接控制方法。首先,受硬式空中加油技术启发,提出一种伸缩套臂式抓取无人机空基回收方法,并采用转动惯量质量投影法及拉格朗日方程法构建伸缩套臂仿射非线性模型;继而,分析了母机尾涡及常值风扰动综合作用下伸缩套臂的气动特性;其次,针对伸缩套臂三通道中扰流关联项和不可测瞬变模型扰动构成的系统集总扰动,分别设计了可在有限时间内收敛的非奇异快速终端滑模干扰观测器对其进行准确估计,并在控制器设计中予以前馈补偿;然后,为实现多重扰流下伸缩套臂快速精准空中对接,提出一种基于干扰观测的非奇异快速终端滑模对接控制方法,并分析了闭环系统稳定性。最后,通过仿真验证表明,所提出的方法能够在多重气流扰动下实现伸缩套臂的快速、精准空中对接控制,同时兼备较好的抗干扰性能。     

改进速度障碍法的无人机局部路径规划算法

针对无人机基于环境感知进行局部路径再规划的实时与安全性问题,提出了一种基于改进速度障碍法的局部路径避障规划算法。将传统速度障碍法拓展到三维空间中,建立三维空间速度障碍模型,将机动性动态障碍物在速度空间中的运动不确定转化为位置不确定,实时性更好,提高了避障水平与安全裕度;通过定义和引入自适应威胁距离,提高了无人机在避障过程中对原航迹的利用率;利用空间几何分析,求解无人机空间自主避障的最优速度,实现局部路径动态实时规划。通过比较分析对遇、追击和交叉3种场景下的局部路径避障规划仿真结果,验证了该算法的实时性、可行性和有效性。     

深度强化学习技术在地外探测自主操控中的应用与挑战

围绕地外探测任务对全自主操控的需求,阐述了智能技术的引入对地外探测操控的重要意义。根据地外探测操控任务的发展现状和特点,总结出地外探测自主操控面临的挑战与难点,对现有基于深度强化学习的操控算法进行概括。以地外探测自主操控任务难点为驱动,对深度强化学习（DRL）技术在地外探测操控中的应用及成果进行了综述与分析,概括了未来地外探测自主智能操控发展中涉及的关键技术问题。     

面向自主空中加油任务的目标检测技术研究

针对软式空中加油任务自主对接过程中的视觉需求,本文进行了基于深度学习的自主空中加油锥套目标检测技术研究。首先,构造了一组包含不同目标尺度、背景并经数据增广后的软式自主空中加油锥套图像数据集。其次,结合当前主流的智能检测算法,对比分析了不同单双阶段检测算法在加油锥套数据集中的检测效果。在Faster RCNN网络添加了自适应置信度筛选模块,降低了其错检概率。为满足工程化应用需求,对YOLOv5网络进行轻量化改造,在几乎不降低检测精度的情况下提高了YOLOv5的检测速度,并大大降低了模型复杂度与运算资源消耗。该研究验证工作为后续展开锥套跟踪及位姿解算等研究提供了良好基础,可以为相关算法在自主空中加油任务中的进一步工程化应用提供重要的先验信息和技术参考。     

二、各显神通的人造卫星

到目前为止．世界上只有俄罗斯、美国和中国有能力回收人造卫星。这是因为，送人造卫星上去不容易，收回来更加困难。人造卫星要能完全返回地球，必须克服许多困难，闯过五道险关。     

基于信息融合的深空探测器的自主导航方法

天文导航是深空探测器实现自主导航的重要手段之一 ,其基本原理是基于航天器轨道动力学方程和对天体的观测信息 ,利用卡尔曼滤波精确估计航天器的位置和速度。但由于天文导航只使用了相对于天体的角度信息 ,所以定位精度较低。为解决这一问题 ,文章提出了一种在天文观测信息的基础上 ,同时利用多普勒频移测量探测器与地面站的相对速度 ,并利用信息融合将两者有效的结合在一起的导航新方法。计算机仿真结果显示 ,该方法可以大大提高导航定位的精度     

基于ASUKF的火星探测器脉冲星自主导航方法

脉冲星导航可靠、稳定、精度高, 是实现火星探测器自主导航的有效手段之一.针对脉冲星导航中脉冲到达时间的微小误差会引起巨大的位置估计误差这一问题,提出了一种基于扩维Unsented卡尔曼滤波(ASUKF,Augmented State Unscented Kalman Filter)的火星探测器脉冲星自主导航方法,建立了以位置、速度和脉冲到达时间的常值测量误差作为状态量的导航系统数学模型,可在对探测器位置、速度进行估计的同时有效估计并修正脉冲到达时间的常值测量误差,并降低随机测量误差的影响.仿真结果表明该方法的导航定位精度可达350m以内,可以满足火星探测自主导航的需要.     

连续小推力航天器自主导航及在轨参数标定

以连续小推力航天器为背景,提出了综合考虑星载加速度计和推力器在轨标定的自主导航方案。首先以精确姿态测量和引力梯度模型为标定参考信息源,建立了包含加速度计参数、推力器参数以及光压系数的完整参数测量模型;然后基于天文导航方法建立了自主导航系统状态模型和观测模型;表明各状态和参数的能观性后,采用了具备良好计算效率和鲁棒性的双重无迹卡尔曼滤波方法进行状态和参数联合估计。分析与数值仿真表明,该方法通过结合参数在轨标定直接提高了导航模型精度,在工程应用中具备可行性和有效性。     

F-35战斗机的状态预测与健康管理系统

为了实现在1993年立项之初确立的经济可承受性设想,F-35战斗机在研制过程中全面贯彻实施自主式保障(AL)方案。状态预测与健康管理(PHM)系统是F-35战斗机AL方案的核心关键技术,它是当前战斗机上使用的机内自检(BIT)和状态监控能力的进一步拓展。PHM技术在F-35战斗机项目上的应用备受关注。     

单锚固站辅助导航星座自主定轨分析

我国"北斗"卫星导航系统在建设过程中存在地面跟踪站无法全球均匀布设的问题。针对该问题,可采用依靠少量锚固站的星座自主定轨方法解决。通过推导星地测距对卫星轨道升交点赤经的偏导数,证明了星地测距对升交点赤经的可观性,并分析得出,在经度保持不变的情况下,锚固站纬度越大,星地测距对卫星轨道升交点赤经的偏导数的模越小,星地测距对升交点赤经的修正越差。其后,对单锚固站辅助导航星座自主定轨进行了仿真实验,在经度保持不变的条件下,随着纬度的增大,星座自主定轨结果的收敛速度越来越慢。仿真结果验证了理论分析,并得出锚固站纬度是影响星地测距对卫星轨道升交点修正程度的重要因素的结论。