无人机自动控制仿真系统研究与实现

航迹控制回路是无人机自动控制飞行中的重要环节,它涉及无人机的姿态、航向和飞行状态等重要参数的变化。根据飞行控制的基本控制律实现了无人机在复杂航迹条件下的安全飞行控制,模拟出无人机在自动控制下的航迹、盘旋和着陆等的飞行任务。采用面向对象方法设计了基于堆栈的通用化的航线管理类。并分析了无人机在手动操作切换到自动控制方式时寻找航迹点飞行中可能出现的问题,提出了相应的解决方案。     

基于OSPA距离的航迹关联方法

 提出一种基于最优次模式分配(OSPA)距离的多传感器航迹关联方法,把每一个局部传感器航迹看做一个航迹集合,通过OSPA距离度量各个航迹集合之间的距离,具有最短OSPA距离的航迹属于同一个目标航迹;针对航迹关联实时性的要求,进一步给出具有滑窗的航迹OSPA递推方法。最终结果表明,本文方法不仅可以有效保持航迹的历史信息和几何特征信息,而且可以有效地关联航迹交叉、航迹分叉和航迹异步等问题。通过与加权关联方法、独立序贯方法的仿真比较,证明其在关联精度、异步等几个方面具有比较好的优势。     

某飞行器声信标切削轨迹设计

声信标为某飞行器锥段壳体的重要设备,针对安装位置与理论位置存在较大偏差,导致切削轨迹无法精确生成,对此,本文提出集测量、编程、切削、检测为一体的切削轨迹设计方案。首先在锥段壳体设定某基准位置与声信标特征相同,然后对声信标空间位置进行测量,将锥段壳体基准位置与声信标测量位置切削轨迹通过坐标系建立联系,为此设计出声信标空间位置控制点和方向矢量计算方法;为验证切削轨迹的正确性,提出优化后处理,约束设备旋转角度,校验切削轨迹特性。最后,经试验验证,声信标空间位置控制点与方向矢量和测量数据一一对应,切削轨迹与声信标特征大小相符,该方法合理、可靠、有效。     

利用通用轨迹设备(UTD)测量旋翼锥体

直升机旋翼锥体检查是一项直升机常规视情检查项目。由于旋翼锥体直接影响直升机的振动,且使用频度较大,所以对于旋翼锥体测量方法的研究,层出不穷。本文主要介绍利用美国SPS公司的通用轨迹设备(UTD)测量旋翼锥体的方法,并研究了在实际使用过程中安装位置选择等问题,并对实际调整效果进行了验证。     

基于A~*算法的无人机爬升轨迹设计

针对无人机爬升性能,运用A*算法设计了无人机爬升优化轨迹.改进了传统搜索算法,根据控制方式设计了节点生成法则;在生成节点时考虑了发动机性能以及飞行约束,减少了搜索范围,提高了搜索效率;并且分别介绍了时间最优以及燃耗最优两种方式的代价函数计算方法.仿真结果表明,运用该方法设计出最快爬升轨迹和燃耗最优爬升轨迹,其生成的飞行轨迹符合飞行约束条件,能够较全面地满足爬升性能,设计结果比较合理.     

交叉航路碰撞风险研究

航路上航班的碰撞风险问题是目前空域规划的主要研究问题之一,就交叉航线的碰撞风险问题进行了研究.首先推导出交叉航路碰撞概率计算公式,然后结合概率论和划设保护区的方法对交叉航线的碰撞风险问题进行了研究,最后用自主开发的"空域安全评估方法的研究与应用"软件对上海区域内的某交叉航线的碰撞风险进行了仿真计算.为交叉航路的碰撞风险计算提供了简单易行的方法.     

基于某型飞行器卫星定位航迹修正算法的研究

传统飞行器航向通道比例-积分-微分(PID)控制易受各种因素的干扰使飞行器偏离预定弹道,而卫星导航技术在航空航天的领域已十分成熟。因此本文将飞行器飞行过程中,通过卫星导航技术得到的位置信息闭环到航向控制通路中,形成对飞行器侧向位置的闭环控制。该方法通过开环控制与闭环控制相结合的方式,有效地解决了卫星导航定位不稳定等问题,可以有效减小飞行器弹道精度的有效控制。     

Space Flight Validation of Design and Engineering of the ZDPS-1A Pico-satellite

The ZDPS-1A pico-satellites are the first satellites in China within the 1-10 kg mass range that are successfully operated on orbit. Unlike common pico-satellites, they are designed to be "larger but stronger" with more powerful platforms and unique payloads so as to bear a better promise for real applications. Through their space flight mission, the functionality and performance of the two flight models are tested on orbit and validated to be mostly normal and in consistency with design and ground tests with only several inconforming occasions. Moreover, they have worked properly on orbit for one year so far, well exceeding their life expectancy of three months. Therefore, the space flight mission has reached all its goals, and verified that the design concept and the engineering process of the picosatellites are sufficient in allowing them the desired functionality and performance in, and the adaption to the launch procedure and the low-Earth orbit space environment. In the foreseeable future, the platform together with the design concept and the engineering process of the pico-satellites are expected to be applied to more complicated real space applications.     

利用一次雷达实现低空空域的安全监视

介绍了一种低成本的低空空域雷达监视实验系统,并提出了一种基于雷达平面位置指示(PPI,Plane Position Indicator)图像的目标检测与跟踪算法,其中杂波抑制和目标状态估计是两项关键技术.经过背景差分的雷达PPI图像,仍然含有大量的背景边缘杂波,该算法利用其空域特性进行杂波抑制,并采用交互式多模型(IMM,Interactive Multiple Models)方法对目标的匀速、加速、减速、转弯等机动运动进行跟踪.详细分析了仿真数据的跟踪效果,并将整套算法应用于两组实测PPI图像,实验结果说明其有效性.     

基于RGPO的编队ECAVs协同航迹欺骗

基于动力学模型分析了多机协同控制下的航迹欺骗技术,利用配备有电子欺骗技术的电子战飞行器(ECAVs, Electronic Combat Air Vehicles),对敌方的防空系统中的雷达网实施电子攻击行动来达到欺骗干扰效果.对搭载距离拖引干扰(RGPO, Range Gate Pull-Off)技术的ECAVs在防空雷达网中的作战运用及协同策略进行了研究,空间模型包括单架ECAV对单部雷达以及多架ECAV对雷达组网两种情形.基于ECAV、雷达和虚假航迹点三者共线关系,削减搜索空间,解决动力约束下ECAVs轨迹规划约束最优化难题,算法高效快捷,可实时完成ECAVs轨迹规划.