低空小型无人机空域冲突视觉感知技术研究进展

无人机（UAV）空域冲突感知技术是国家空域集成中最具挑战的关键技术,针对小型无人机在低空空域应用愈加广泛、迫切需要融入低空空域的背景,综述了低空小型无人机空域冲突视觉感知技术的研究进展。首先,论述了低空小型无人机的应用现状,归纳了低空空域环境与小型无人机的典型特征;其次,根据感知对象的类型,将现有的空域冲突感知设备分为协同式与非协同式2类,通过对比总结了机器视觉作为低空小型无人机空域冲突感知设备的优势;然后,论述了视觉信息预处理、入侵目标视觉检测、基于视觉的避障路径规划这3项空域冲突视觉感知关键技术的最新研究进展;最后,总结了该领域有待进一步解决的难点,并对未来的发展方向进行展望。     

特殊布局高亚声速层流无人验证机基本翼气动力协调设计

高亚声速层流无人验证机首创性地采用内侧等直试验段与外侧后掠基本翼相结合的特殊气动布局形式,基本翼与试验段在整体飞行特性层面的协调匹配及基本翼自身的高低速特性协调匹配是气动力设计的出发点。根据典型飞行试验任务对高速巡航效率和低速失速特性的设计需求,针对性剖析了高低速气动特性的主控因素与设计原理。结合全速势-附面层修正方法设计、数值模拟校核的思路开展了兼顾巡航点激波/环量特性及低速分离顺序的基本翼气动力协调设计研究,形成了工程适用的设计方案。数值模拟和风洞试验综合评估结果表明：设计方案实现了大尺寸翼吊短舱影响下的巡航点无激波压力分布稳健性设计,在高亚声速验证工况气动特性良好的前提下,有效保证了低速临界迎角状态翼面分离梯次合理、升力/力矩可用,实现了基本翼与飞行试验验证需求及高低速气动特性的双重协调匹配。     

基于STPA-TOPAZ的低空无人机冲突解脱安全性分析

为防止低空无人机(UAV)冲突解脱过程中发生危险接近或事故,将该过程的安全问题转化为控制问题,提出基于STPA-TOPAZ的低空无人机冲突解脱安全性分析方法。首先基于系统理论的事故模型和过程(STAMP),构建冲突解脱系统中的安全控制结构。然后利用系统理论过程分析(STPA)根据系统运行的上下文信息确定系统级事故和危险,识别出冲突解脱过程中的不安全控制行为,并分析产生不安全控制行为的关键致因。最后利用TOPAZ方法定量描述致因因素对系统安全的影响程度,找到制约系统安全的瓶颈。仿真结果表明了STPA-TOPAZ方法的有效性与优越性。     

四火箭助推无人机起飞与降落控制算法

固定翼无人机起降过程对场地要求高,这限制了其应用。为此,提出四火箭助推无人机实现短距离起降的方案,并对火箭助推无人机起降控制算法进行研究。设计火箭助推无人机起降过程的控制策略;建立无人机气动力、助推火箭作用力、发动机推力及控制律数学模型,构建无人机起降过程的动力学方程;设计一种基于PID 控制的控制算法,控制目标无人机在各种干扰环境下安全稳定地完成起降过程;利用MATLAB 软件编程进行仿真计算,并通过对比仿真结果与试飞结果,来验证该控制算法的有效性。结果表明：所设计的控制算法及控制律满足目标无人机起降过程的控制要求。     

火星无人机实验台发展综述及构想

火星地表崎岖、环境复杂,火星无人机由于其具有高机动性和灵活性,为火星探测提供了一种新的工作模式,是未来深空探测的重要范式。本文对比了火星与地球相关地表环境参数的差异,分析了火星无人机需要克服的困难和主要用途,阐明了火星无人机实验台的重要性;详细介绍了国内外研究机构研发火星无人机实验台的技术特点与功能优劣,总结了实验台需要具备的模拟火星环境和测量相关参数。在此基础上,提出了构建火星无人机实验台设想,给出了总体设计思想和思路,并对火星无人机气动力学实验平台的应用前景进行了展望。     

无人机非线性动态逆控制器的设计研究

针对现代无人机上采用非线性飞行控制的趋势,概述了动态逆方法的发展、特点及应用。结合无人机飞行控制特点,基于奇异摄动原理,将无人机非线性运动方程分解为快慢不同的3个模态,采用动态逆方法设计了无人机非线性状态逆控制器,仿真结果表明,动态逆控制器能够较好地实现对无人机的跟踪控制。     

无人战斗机技术现状

从技术、经济和战术三方面分析了发展无人战斗机的必然性,介绍了目前正在进行的一些无人战斗机研究项目,并对发展无人战斗机过程中存在的一些问题进行了讨论。     

多中心无人机集群维修保障任务分配优化研究

针对多中心无人机集群维修保障任务分配问题,分析无人机集群维修保障任务的约束条件,以最小化无人机等待时间、保障人员的等待时间为目标函数,并考虑保障人员的工作公平性建立无人机集群维修保障任务分配模型,通过人工蜂群算法进行优化求解。算例表明：模型与以飞行距离最短为目标的先到先服务模型相比,无人机准备时长减少了0.8%,保障人员等待时长减少了21.0%,保障总时长减少了4.3%,提高了无人机维修保障的敏捷性,实现了人员工作的均衡分布,验证了模型和算法的可行性。