面向目标不确定的多无人机鲁棒协同搜索

多架无人机（ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ,ＵＡＶ）协同搜索是多无人机协同的一个重要研究方向。多架 ＵＡＶ 同时对一个未知区域进行搜索,目的就是大量获取搜索区域的信息,确定目标存在的具体位置。提出了一 种基于贝叶斯理论的多ＵＡＶ 鲁棒协同搜索方法,首先建立搜索环境的数学模型,然后考虑到ＵＡＶ 传感器测量 的不确定性以及环境自身的不确定性,引入鲁棒性能参数以提高系统的抗干扰性以及稳定性,最后对目标函数进 行优化求解,从而引导ＵＡＶ 在区域中进行搜索。通过仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于距离测量的双领航AUV间协同导航算法

针对多自主水下航行器(AUV)编队中因领航AUV一时无法借助外部有源位置信息进行实时校准,自身定位误差逐渐增大可能导致的编队解体问题,提出了一种基于距离测量双领航AUV间协同导航算法.在给出领航AUV航位推算误差模型的基础上,首先设计两个领航AUV分别基于忽略对方位置误差的估计自身误差的滤波算法,然后提出其位置误差的分别修正算法,最后通过对位置误差估计的可观测性分析,指出在直线航行条件下两个领航AUV可通过加、减速进行相对机动,保证其可观测性.仿真结果表明:两个领航AUV存在航位推算位置误差的情况下,随着滤波时间增加其定位误差可逐渐趋同,并收敛到其经、纬度定位误差的均值,验证了本文所提协同导航算法的可行性和有效性.     

旋转捷联惯导系统精对准技术

针对惯性器件常值偏差对捷联惯导系统导航精度的影响,提出了一种单轴旋转调制方案并建立该系统误差方程,将系统中陀螺常值漂移和加速度计零位误差调制成周期变化的量。通过改变惯导系统误差模型中的捷联矩阵来改善系统的可观测性。利用谱条件数法计算出惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)在静止和旋转状态下捷联系统的可观测度,采用卡尔曼滤波方法实现了旋转捷联系统的精对准。仿真结果表明,IMU旋转状态下的对准方法消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对系统对准精度的影响,大大提高了对准精度。     

空基外辐射源定位系统的可观测性分析

针对空基外辐射源定位(airborne external transmitter location, AETL)系统的可观测性问题,建立了AETL系统的二维运动学模型与量测方程,基于离散化的非线性可观测理论求解系统的可观测矩阵,并分析证明了系统不可观测的条件。基于矩阵分析理论的条件数定义了系统的可观测度,并仿真分析了观测站运动参数以及目标和外辐射源的机动参数对系统可观测度的影响。结果表明,当观测站与目标和外辐射源共线或目标和外辐射源保持径向运动时系统不可观测;当系统可观测时,观测站与目标和外辐射源之间的相对速度越小,系统可观测度越大。研究结果可为观测站制定机动策略提高系统定位性能提供有效的参考依据。     

指令制导导弹脱靶量的分析

本文给出了一种估计综合比例导航指令制导导弹系统最小可能脱靶量的简洁的理论技术。分析表明系统参数值对系统能力的影响是拦截距离的函数。系统的设计和分析人员可以利用这项技术对系统的性能进行定量分析,对指令制导系统在各个拦截距离上的性能限制有一个系统的理解。本文根据伴随理论推导出由目标机动、伺服、闪烁、大气以及取决于距离的指令制导系统噪声所引起的统计脱靶量的新解析式。本文引出了一个最佳的系统总时间常数,在这种情况下可以获得最小的统计脱靶量。本文还考虑了可实现的最小系统时间常数的实际限制。为最佳系统总时间常数所推导出的一系列公式对于系统设计人员尽量减小各种系统参数和限制以及拦截条件下的脱靶量是很有价值的。     

无源北斗/惯导组合导航算法研究

针对北斗卫导/惯导组合导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,并对组合导航算法的可观性进行了分析,提出了引入伪距率和前后滤波伪距之差作为观测量改善组合导航系统的可观测性。基于高稳定度的用户时钟,通过仿真验证了伪距率和前后滤波伪距之差观测量都能提供伪距不能提供的额外观测信息,都可以将钟差由不可估计变为可估计,改善组合系统的稳定性,并且提高丢星时的滤波定位精度。因此,在北斗/惯导组合导航系统中引入伪距率或前后滤波伪距之差做观测量是必要而可行的。     

美国准备使用更多的无人飞行器

美国国防部正在要求采购更多的无人飞行器 (ＵＡＶ)并准备重新部署现有的ＵＡＶ ,例如把ＲＱ - 1捕食者ＵＡＶ从巴尔干半岛调往波斯湾和中亚地区。美国最近在战争中损失了 3架ＵＡＶ ,并感到在侦察和识别目标方面还需要增加ＵＡＶ。伊拉克曾经报导击落了两架美国空军的捕食者ＵＡＶ ,而阿富汁塔利班则声称击落了一架美国的ＵＡＶ。从塔利班的报纸上公布的照片 ,可以看出那是一个损坏了的Ｉ-蚊式长航时ＵＡＶ。Ｉ-蚊式ＵＡＶ还未装备部队 ,目前只是由美国中央情报局 (ＣＩＡ)使用。美国空军发言人说 ,当前美国空军总共有 13架捕食者ＵＡＶ和 …     

基于鲁棒EKF的MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法

针对传统惯导/卫导组合导航在复杂环境下易受干扰,观测量异常从而影响导航性能的问题,提出了基于鲁棒扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)的组合导航方法。设计了基于微惯性导航系统(micro-electro-mechanical system-inertial navigation system, MEMS-INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)及视觉里程计(visual odometry, VO)的融合框架,给出了在GNSS信号失效情形下的导航滤波模型,并将EKF与Huber方法结合,克服观测量受噪声干扰时对导航性能的影响,以提升系统鲁棒性。经仿真和KITTI数据集验证,MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法在GNSS信号失效时仍能输出较高精度导航结果,且可以较好克服异常观测值对系统的影响,具有较高可靠性和鲁棒性。     

基于观测量扩展的捷联惯导快速初始对准方法

为了研究加速度计和陀螺信息如何影响捷联惯导系统（strap down initial navigation system, SINS）初始对准速度,根据系统原理建立了采用不同观测量时的系统观测方程,经过计算可观测状态组合对应系统观测量,分析了基于不同观测量组合时不同状态量的可观测性,同时比较了在运用不同观测量组合时部分状态量估计的收敛性,试验充分证明了可观测性分析的准确性。可观测性分析和试验均表明增加比力误差作为观测量并不能提高方位失准角的估计速度,增加陀螺误差为观测量后失准角的估计时间缩短,而只增加导航坐标系东向陀螺误差信息就显著加快了方位失准角的估计。     

具有弱通讯的多智能体分布式自适应协同跟踪控制

针对具有弱通讯的高阶严反馈非线性多智能体系统,提出一种新颖的分布式自适应反演控制方法,并研究了该系统的协同跟踪控制问题。首先,以5个智能体作为被控对象,其中一个智能体以分布式结构组成“领航者-跟随者”编队模式,并且将领航者的运动速度作为整个编队系统的前行速度,其余智能体作为跟随者跟随领航者编队运动。其次,采用自适应反演方法,对系统中由于弱通讯导致的不确定参数进行自适应估计,并对系统设计补偿追踪控制律,使系统中的智能体能够实现自主跟踪时变的参考轨迹,最终以最优的轨迹避开障碍物,并保持期望队形运动。接着,根据Lyapunov稳定性理论,证明了所提方法的有效性。最后,通过仿真对比表明,所提方法能够使多智能体系统的横向、纵向跟踪误差以及参考轨迹的相对误差均实现快速收敛,并在跟踪过程中保持该系统渐近稳定。     

基于双水听器的多自主水下航行器协同导航方法

协同导航定位是实现多自主水下航行器(multiple autonomous underwater vehicles, MAUVs)协同作业必须解决的关键问题。针对主从式MAUVs,提出了一种基于双水听器信号的MAUVs协同定位方法。在主从式结构中,主AUV内部装备高精度导航设备,从AUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,从AUV通过水声测量确定出相对距离和相对方位角,再辅以主AUV精确位置,得到从AUV精确位置。研究结果表明,利用主AUV作为协同导航定位,可以显著提高群体的导航定位精度。     

部分可观测信息条件下系统最佳检修策略分析

针对部分可观测信息条件下的退化系统,提出利用部分可观测马尔可夫决策过程模型解决系统视情维修问题。采用隐马尔可夫模型对系统进行状态评估,得到系统的转移概率和观测概率矩阵;利用比例故障率模型对系统进行可靠性分析,得到系统的故障率和可靠度函数,不仅考虑系统的工作时间,也考虑系统的退化状态。最后,以系统长期运行的最小平均费用率为目标,得到最佳的检测周期和最优的更换策略。实例研究表明,该方法可为保障人员提供科学的维修决策依据。     

调制型捷联惯导系统可观测性分析及在线标定技术研究

针对调制型捷联惯导系统（modulated strapdown inertial navigation system, MSINS）,提出了惯性组件（inertial navigation unit, IMU）的在线标定路径设计原则。首先根据IMU输出误差模型建立了系统误差模型,而后利用该模型,分析了载体无加速运动且转台静止情况下的可观测性,分析结果表明该状态下有一半状态量不可观测;针对该现象,对系统模型进行了能观测性分解,通过分解结果观察无法估计的状态量,并且得到了分解后系统的可观测性矩阵,在此基础上,推导了满足该矩阵满秩的IMU运动原则,由此归纳出IMU在线标定路径设计原则;最后,利用仿真试验验证了该方法的正确性,半实物仿真试验验证了该方法的工程适用性。     

X射线源/地心矢量观测的卫星自主导航应用

针对X射线探测器的卫星自主导航应用,提出基于X射线源/地心矢量观测的航天器自主天文导航方法。研究了X射线源/地心矢量自主导航原理并给出自主导航系统方案。通过X射线源和地心矢量提取,合成了X射线星光角距和星光仰角观测模型。对X射线源矢量方位观测误差和地心矢量方位观测误差引起的系统观测量残差进行了理论分析,并将其建模为缓变量。建立了卫星运动状态方程模型,并将无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法应用于自主导航过程中,针对观测量周期与导航周期异步的情况给出了导航解算方案。近地圆轨道卫星的自主导航仿真结果验证了该方法的有效性。     

低频UWBSAR图像中的目标检测

低频ＵＷＢＳＡＲ不同于窄带高频ＳＡＲ信号。本文针对ＶＨＦ／ＵＨＦＵＷＢＳＡＲ目标与杂波特点，建立了信号模型；在综合现有的几种检测方法基础上，提出了一种新的检测方案，即结合的变化检测和双参数ＣＦＡＲ检测。实验仿真结果表明：这种方案检测过程简单，杂波抑制性能好。     

美国海军开始执行制造无人战斗飞行器计划

美国海军和美国国防高级研究计划局已经开始执行制造无人战斗飞行器 (ＵＣＡＶ)的一项新计划。该计划预计在 2 0 0 2年开始进行ＵＣＡＶ的概念研究工作 ,2 0 0 7年进入ＵＣＡＶ的工程制造阶段 ,在 2 0 10年使ＵＣＡＶ初步具有实战能力 ,2 0 15年～ 2 0 2 0年提供军队使用。设计ＵＣＡＶ的主要目的是监视敌人的活动、攻击敌方目标及压制敌方防空系统。ＵＣＡＶ应即可单独使用 ,也可知Ｅ - 2Ｃ“鹰眼”这样的飞机配合使用 ,其上携带各种用于侦察和监视工作的传感器 (如合成孔径雷达、地面目标移动指示器等 )使其即能深入危险地区进行侦察和监…     

北斗/惯导组合导航算法性能分析

针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,接着对算法的可控性和可观性进行了分析,并分析了各个状态的可观测性;从稳定性的定义出发提出并推导了分析卡尔曼滤波器稳定性的方法,并用来分析了本文算法的稳定性和渐进稳定性。基于上述分析,对算法的滤波模型进行了改进,删除不可观测的姿态误差角状态。改进后算法是一致可观和一致渐进稳定的。仿真表明,惯导误差传播模型的稳定性和可观测性与飞行状态和当前的定位误差紧密相关是系统的固有特性,但并不影响其在实际工程中的应用。     

美国研制各种类型的战术无人飞行器

美国陆军希望研制具有大小不同规格的战术无人飞行器 (ＴＵＡＶ) ,以满足携带各种不同有效载荷的要求。该项计划中 ,战术无人飞行器与地面站的配合问题是研究关键 ,只要能够配合良好 ,不同规格的战术无人飞行器就可使用同样的地面站和航空电子设备。ＴＵＡＶ计划准备研制 44套系统 ,这些无人飞行器将由陆军营长进行遥控 ,使其代替士兵去完成对敌监视和情报收集任务。美国陆军ＴＵＡＶ办公室选择“影子”2 0 0作为研制对象。目前 ,这种无人飞行器的最大有效载荷为 40ｋｇ ,续航时间为 12ｈ～14ｈ。改装后 ,“影子”2 0 0无人飞行器在采用新的…     

考虑时延的多Euler-Lagrange系统自适应神经网络协调跟踪控制

考虑存在通讯时延,在有向通讯拓扑结构下研究多Euler-Lagrange系统的协调跟踪控制问题。仅有部分跟随者可以获得静态领航者信息。对每一个跟随者设计了一种分布式观测器,以获得领航者的状态量。针对系统模型具有非线性不确定性和外部扰动情况,基于神经网络方法提出了两种分布式自适应协调控制律,分别使每一个跟随者对领航者的跟踪误差最终有界和渐近收敛到零。运用Lyapunov稳定性理论对两种控制律的稳定性进行了证明。数值仿真验证了本文提出的控制律的有效性。     

电弧放电烧蚀发汗效果试验研究

本文介绍了在１４ＭＷ电弧加热器系统上进行电弧放电烧蚀发汗效果的试验研究。在放电电流Ｉ＝１００Ａ，电压Ｖ＝２００Ｖ，放电时间ｔ＝０．２ｓ以及极间距离Ｌ＝５０ｍｍ的条件下，研究了不同发汗剂及发汗压力的冷却效果。试验结果表明，选用Ｎ２气作为发汗剂，在一定发汗压力下，可获得有效的发汗冷却效果。