2022年无人机热点回眸

2022年，无人机技术研究加速推进，并取得了一系列突破性进展。从无人机政策法规、设计实现、关键技术、人机交互、反无人机等方面回顾了2022年无人机领域热点和动向。随着视觉导航、人工智能技术的进步与普及，无人机综合能力不断提升，应用领域持续扩大，无人机集群关键技术、平台建设与执行任务样式不断完善，自主化、智能化、跨域化、集群化、体系化是当前无人机的技术发展趋势。     

一种小型无人机导航系统的设计

无人机因其低成本、低损耗、零伤亡、可重复使用和高机动等诸多优势，世界各国都相继投入研究，应用在军事、民用、科学研究等领域。飞行控制系统作为无人机的核心部分，在很大程度上决定了无人机的性能。本文在传统的惯性／GPS（INS／GPS）导航系统设计基础上，针对任务需求，重新设计了整个飞行控制系统，对导航控制率进行了一定的改进。本文介绍了该系统的硬件组成和工作原理，详细介绍了姿态平衡部分在软件功能规划等方面的设计，并给出了软件流程图。试飞证明，此种导航控制率较适应小型无人机使用。     

基于MapX的小型无人机地面站飞行控制软件

针对小型无人机地面站软件仅实现导航功能的局限,提出基于MapX的地面站飞行控制软件集成解决方案.引入MapX控件以提高软件对GIS信息的处理能力,实现无人机航迹导航及飞行状态监视;利用MapX提供的地理信息,结合航迹规划算法,实现航线生成与管理;采用DirectX技术,通过飞行摇杆经通信链路对无人机飞行过程实施干预,实现了小型无人机地面站软件飞行监视与飞行控制功能的整合.经实际试飞验证,该方案提高了无人机的信息管理效率及飞行控制干预效果,能够较好地满足小型无人机的飞行监控需求.     

基于开源软件的无人机飞行仿真

飞行控制算法设计和仿真是无人机研制的关键步骤。为了缩短无人机飞行控制算法设计周期和试验成本,本文对无人机纵向和侧向控制算法进行了设计,并基于开源软件开发了固定翼无人机可视化的飞行仿真系统,对飞行控制算法进行仿真实验。仿真结果显示,飞行仿真系统实时且直观,通过对飞行仿真试验数据的综合分析,验证了飞行控制算法的有效性,该飞行仿真系统可广泛应用于无人机飞行控制算法的仿真验证。     

无人机冲突探测与解脱技术研究概述

近年来,无人机已广泛应用于电力巡检、森林保护、快递配送,交通监控等领域,无人机技术得到飞速发展。无人机具有数量多,体积小,速度快等特点,无人机进入非隔离空域成为必然趋势,而冲突探测与解脱技术也成了当下的重点研究方向。冲突探测与解脱技术的提高对无人机飞行安全和飞行效益具有重要意义。本文系统地梳理了当下国内外的研究成果,对无人机冲突探测与解脱问题进行了概述。综述了冲突探测与解脱的模型,从理论模型的角度阐述了冲突解脱的目标和约束条件;并从方法论的角度对冲突探测与解脱的常用方法进行了总结。最后从现有研究的不足出发,对无人机冲突探测与解脱未来的研究趋势和方向进行了展望。     

中国无人机安全监管

 随着无人机产业的蓬勃发展，加快推进相关立法，加强行业安全监管，已变得十分必要和迫切。综合研究了中国现有无人机相关的监管法规制度情况，分析了各项管理措施和政策，剖析了监管存在的问题，并借鉴国外主流做法和经验，提出中国无人机安全监管应围绕“人、机、环”关键环节，从国家层面建立统一管控平台，加快相关法规标准制定，规范反制设备使用，通过安全检测、试点宣传等手段，推动建立健全安全监管体系。     

基于人工势场法的无人机局部航迹重规划

无人机飞行中受复杂环境的影响，在预设航线飞行时容易遇到突发障碍物，这要求无人机及时避障并重新设计轨迹.为实现无人机在飞行过程中主动避障并平滑地返回预设航迹，提出了一种改进人工势场法的局部航迹重规划方法.在引力场函数中加入线势场，使无人机避障后在线势场力的作用下重回原预设航线.通过在斥力场函数中加入无人机与目标点的决策因子，解决无人机在临界点震荡，无法到达预设目标位置的问题.通过引入动态力，解决无人机原地停滞，局部极小值问题.研究在二维环境下进行了Matlab仿真验证，试验结果表明，改进的人工势场法能够实现主动避障和无人机局部航迹的重规划.     

无人机飞行控制软件系统设计

无人机飞控主要是用来实现无人机的飞行高度、速度、姿态等参数的控制。无人机飞控要配合远程遥控器的操作,以保证飞行安全性和可靠性。飞控中的飞行控制策略决定飞控系统的品质。飞控所选用的芯片通过脉宽调制波PWM来实现对电机和舵机的控制,因为PWM波控制方案适用于多种扭矩电机和高精度控制。飞控所选用的芯片与系统传感器集成为一体,组成一个硬件系统,编写程序控制无人机飞行。     

基于MATLABSIMULINK的潜射无人机水面分离运动分析

本文针对潜射无人机发射方案的要求提出无人机与运载器实现水面分离的方案,并建立相应的动力学数学模型,分析了分离过程中无人机的纵向运动情况。分析结果表明,分离过程结束后,无人机的运动参数可以满足无人机飞行方案的要求。     

2017年军用无人机装备技术发展回眸

 回顾了2017年国际上军用无人机在新研型号、改进改型、任务系统和创新技术等领域的发展热点。分析表明，2017年无人机发展呈现多样化任务需求牵引无人机研发持续升温、多型无人系统研制与改型取得进展、先进机载系统研发为无人机提质增效、颠覆性创新技术突破为无人机应用开疆拓土等特点，随着人工智能、无人集群、高超声速等技术的进步，无人机在未来将更加融入现有装备体系，带来新的作战模式和作战理念。     

无人机自主集群技术研究展望

 动态不确定环境和复杂任务决定了无人机系统势必朝着集群化、自主化和智能化方向发展,具备共识自主性的无人机集群可无需任何集中规划或直接通信完成复杂智能行为。从无人机自主性内涵出发,讨论了无人机自主集群的概念、特点、优势及可能的作战形式,从人机共融、变体设计、人工智能和集群对抗方面探讨了无人机自主集群的发展趋势及无人机集群应对反无人机技术的必要性,从军用和民用领域分析了无人机自主集群的可能应用前景,从战略规划、研发模式、系统协调、交叉学科、国防应用及市场培育等方面探讨了无人机自主集群技术的发展方向。     

2018年无人机领域热点评述

 无人机集群和反无人机技术作为未来无人机发展的重要方向,已经成为研究热点,科技创新和相关政策的推动为无人机产业的蓬勃发展提供了持续动力。本文从无人机系统发展新路线、实战化应用、集群自主控制、创新驱动产业等多个角度,总结了2018年无人机领域的科技热点及发展态势。     

有人与无人驾驶车辆交叉口驾驶博弈模型

针对有人与无人驾驶车辆在交叉口存在冲突时的协调控制问题,引入智能网联车辆的设计思想,将交叉口存在交互行为的决策个体建模为博弈中的参与者,以冲突车辆的速度改变方案为博弈策略,构建双方的收益矩阵,而驾驶收益采用行车安全收益、行车效率收益和行车舒适性收益来计算,求解博弈模型的纳什均衡,作为双方的最优驾驶策略组合,完成交叉口多车冲突的协作优化.模型加入驾驶员类型的多样性模拟,基于Matlab对提出的算法进行验证,结果表明无人驾驶车辆会根据对方驾驶员行为调整自身的行为策略,与基于冲突表的协作算法对比,本算法的冲突消解所用时间更短,在确保安全的同时提高了冲突车辆通过路口的效率.      

无人战机自主空中受油能力的作战运用需求及影响

 回顾了美国海军舰载X-47B 无人机实现自主空中受油试验的情况,从军用飞机基本能力要求、空海一体战运用、弱化航母平台制约等角度分析了无人机自主空中受油能力的基本运用模式,探讨了该技术向有人机移植后在机群编队飞行、空中受油能力生成方式变革方面的潜在运用,研究了无人机实现自主空中受油对突破现役防空体系、提高有人机作战效能、拉大与对手技术差距、在“反介入/区域拒止”环境中自由使用等影响,总结了关于外军在空中加油/受油能力建设方面的几点认识。     

无人机自主控制技术发展与挑战

 无人机飞行环境的高度动态性、不确定性和复杂性是无人机自主控制技术发展面临的主要问题。人工智能和高性能计算技术的进步为创造拥有高度自主能力的无人机提供了有利条件。本文介绍了无人机自主控制的定义和内涵,对无人机自主控制关键技术的发展现状进行了总结,并从“智商”、“情商”和“逆商”的角度提出了无人机自主控制研究的主要挑战和解决途径。     

无人系统在新冠肺炎疫情防控中的应用实践

 在新型冠状病毒肺炎（COVID-19）重大疫情防控工作中,智能无人系统发挥了很大作用。在疫情监测阶段,高空监控的无人机、防疫宣传与消杀的机器人、智能红外测温系统等高效完成了工作,为疫情预防、延缓蔓延提供了有力技术手段;在防控救治阶段,5G远程会诊平台、诊断治疗机器人、可移动负压隔离舱等有效解决了直接接触救治引起传染风险的问题,有效保障了一线医护人员安全;在物资保障方面,智能生产系统、空中无人机等为疫情防控医疗及生活物资生产、调配起到了关键作用,大大提高了供应保障效率。建议应聚焦疫情监测、防控救治和物资保障3个方面,以预防为要,建立无人系统疫情防控体系。     

基于多因素融合建模下无人机航行环境评估方法

当前无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)任务路径的研究已日益广泛。现实环境中执飞空域将由多机种多机型共同参与,针对无人机间,以及与载人运输机间的航行环境分析及空域密度评估,还处于研究初级阶段。为正确分析大型无人机在复杂区域内执行任务对航行环境的影响,综合考虑尺寸与性能数据、空域结构、空中交通服务和飞行技术安全等因素,首次建立多种因素融合下的无人机航行环境评估模型,并获取量化评估结果。计算结果表明:通过分析模型计算得出航空器间最小距离,可为制定航路航线间隔,判断空域密度等问题提供数据参考。为未来低空空域开放,实现载人运输机和无人机安全、协同飞行创造条件。     

有人/无人机协同作战系统C2结构和行动计划适应性设计方法

针对有人/无人机协同作战系统指挥控制（C2）结构和行动计划设计问题,基于粒度计算思想,提出分层适应性设计方法。将C2结构和行动计划适应性设计问题分解为平台编组方案生成、任务调度方案生成、平台编组方案调整和任务调度方案调整4个子问题,从而有效降低问题求解规模。首先,建立适应性设计框架;其次,对关键元素属性进行形式化描述;然后,详细分析子问题耦合关系;最后,给出了4个子问题的适应性设计方法。     

民用无人机交通管理体系架构及关键技术

民用无人机交通管理是无人机运行管理的核心。目前无人机交通管理的研究大都处于针对单一运行场景的策略制定和相关支撑技术方案的探讨和论证阶段,没有系统揭示无人机交通管理体系全貌和技术发展趋势。在分析国外民用无人机交通管理现状的基础上,设计了面向全谱系运行场景的民用无人机交通管理体系架构,涵盖典型运行场景、管理策略、运行生态。为支持无人机交通管理体系的实施,围绕无人机空域精细化管理、无人机运行安全与间隔管理、无人机交通引导与控制、无人机智能化设施规划与应用提出了11项关键技术,并分析了技术发展现状,总结了技术发展方向。研究结果表明：民用无人机交通管理应采用面向场景基于风险的分级分类管理策略,适应无人机运行生态的可持续发展需要;交通管理关键技术研究需考虑多场景、多类型、多阶段、交互性、大规模、高自主等因素,以安全、高效融入国家空域系统。