基于捷联惯导的四旋翼无人机的研究与实现

与传统无人机相比,四旋翼无人机具有轻便、集成度高、系统灵活性强等诸多优势,非常适合用于车流监控、火灾预警等领域。针对四旋翼无人机的非线性、高度不稳定、强耦合,捷联惯导系统累积误差大等问题,本文研究了一种基于捷联惯导系统的四旋翼无人机导航的方法,即根据Inven Sense TM公司提供的DMP算法,实时解析MPU6050集成传感器和HMC5883L三轴磁阻式传感器测量的无人机姿态数据,并利用PID控制算法对无人机姿态进行闭环调节。测试结果表明,无人机可在空中稳定飞行,设计提出的方案有效可行。     

火星稀薄大气环境下的四旋翼无人机动力系统初步研究

火星的低气压环境为飞机可能应用于火星探测创造了条件。四旋翼飞机具有结构简单、可靠性高、可空中悬停、可重复起降等众多优势,成为火星探测应用的研究方向之一。文章针对火星四旋翼无人机关键的动力系统,用二维CFD仿真软件建立了螺旋桨模型,仿真分析了桨叶倾角、转速和半径等因素对桨叶升力的影响,并进行了螺旋桨初步方案设计。针对方案还开展了稀薄大气环境下的试验,测试了螺旋桨的升力,获得了与仿真分析一致的结果。文章研究可为火星四旋翼无人机动力系统进一步细化设计提供参考。     

无人机的发展及其气动设计

首先分析了新军事革命对空中对抗途径的影响,指出２１世纪初的空中力量将由有人机和无人机混合组成。接着分析了无人机的发展趋势,指出国外在发展无人侦察机和有人战斗机的基础上,正在发展无人战斗机。     

印军电子战装备及其山地作战使用特点分析

电子战贯穿现代战争的全过程,对战局乃至战争结果影响巨大。中印加勒万河谷冲突后,中印双方虽然达成协议在冲突地区建立缓冲区,暂时完成"脱离接触",但是印军却大幅增兵冲突地区,并将主战武器装备配置到相关区域,同时向美国、以色列、俄罗斯和欧洲国家大量购买先进武器,与各国进行联合军演,积极备战,中印冲突升级的可能性一触即发。简要介绍了印三军主要电子战装备,并对其山地作战使用特点进行了归纳总结。     

多无人机任务分配/航迹规划的一体化求解方法

针对多异构无人机任务分配和航迹规划存在的强耦合特性,为解决串行求解仅能获得局部最优解的问题,提出了一种基于图论的一体化求解框架,采用三维Dubins模型,通过对无人机航向角进行离散化,将路径规划问题和任务分配问题建立为离散图模型。为了实现该混合整数规划问题的快速求解,建立了基于并行化处理的遗传算法策略;为避免执行时序约束任务存在的死锁问题,引入深度优先算法（DFS）,通过检测时序任务图环路状态判断任务规划结果的可行性,从而剔除规划结果中的不可行解。仿真结果表明,相比于解耦方法,一体化求解方法能明显提高规划结果的品质;相比于集中式遗传算法,分布式遗传算法能显著提高算法的收敛速度。     

一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法

针对现有组合导航系统易被干扰欺骗以及姿态求解精度不足的问题,设计了惯性测量单元(IMU)与偏振光传感器组成的航姿参考系统(AHRS)。同时,考虑到传统的姿态求解方法精度不高,提出了一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法。将Mahony滤波后的姿态值作为系统观测量,再结合扩展卡尔曼滤波(EKF)实现传感器数据的深层融合,以获得高精度的姿态角信息。实验结果表明：在静态环境下采用混合滤波方法求解的姿态值能有效滤除偏振光传感器和加速度计内部噪声干扰,其稳定性明显优于两种方法各自求解时的情况;在动态实验中该方法能有效抑制单独采用Mahony滤波时存在的超调问题,表现出更高的动态解算精度,从而为偏振光组合导航系统提供了更精确的姿态估计信息。     

美海军陆战队在中东完成MQ-9A无人机首次作战飞行

2020年3月20日,美海军陆战队(USMC)无人机第1中队(VMU‐1)的飞行员和传感器操作员在中东进行了MQ‐9A“死神”无人机系统的首次作战飞行。MQ‐9A无人机装配通用原子航空系统公司(GA‐ASI)的多传感器侦察系统,可以支持美海军陆战队的前线战场行动。为执行在阿富汗的持续情报、监视和侦察(ISR)任务,美海军陆战队计划2021年将公司所有/公司经营(COCO)MQ‐9A合同转换为政府所有/政府经营(GOGO)的合同。     

“纳卡”冲突制胜关键:无人机

2020年9月27日,阿塞拜疆和亚美尼亚两国就“纳卡”地区归属问题爆发冲突。西方分析人士估计,此次冲突中,不算阿塞拜疆军方缴获的装甲车,亚美尼亚共损失60多套防空系统(包括S⁃300防空系统)、250多辆各种型号的坦克(阿塞拜疆军方仅损失30辆)、24辆装甲车、大约20辆步兵战车、120门牵引火炮和17门自行火炮等。纳卡冲突展现了装甲车、尤其是坦克在面对无人机、尤其是土耳其的高科技TB⁃2攻击型无人机时是多么脆弱。据俄罗斯《星》周报报道,无人机的打击效果优于亚美尼亚军方的地面反坦克武器。阿塞拜疆不是军事大国,但就因为在实战中使用了土耳其产“旗手”无人攻击机以及以色列产“哈罗普”和“空中打击者”巡飞弹,而成功地赢得了冲突。     

基于反步推演法的多机编队队形重构控制

针对多无人机（UAV）集结期望的队形和达到稳态速度缓慢影响作战效率,基于反步推演法设计了一种协同导引控制律,用于解决多无人机快速队形重构和快速达到稳定状态。本文以一架虚拟长机为中心,3架僚机在3个顶点组成的三角形编队作为被控对象,且长机的速度方向作为编队的前行方向,僚机跟随长机编队飞行。采用长机导引机制,建立每架僚机的误差动力学模型;基于图论建立任意两架无人机之间的通讯模式,通过反步推演法得到多无人机编队队形保持的导引控制律。通过构建合理的Lyapunov函数,证明所提出的控制方法在编队集结和队形保持的有效性,同时将所提出的方法与模型预测控制（MPC）方法和拉普拉斯方法进行对比,更进一步验证所提方法有效性。仿真结果表明：每架无人机不仅能够按照期望的队形飞行,而且以动态响应快和稳态误差小收敛于虚拟长机的运动轨迹。