基于速度障碍法的多UAV可飞行航迹优化生成

研究无人飞行器(unmanned aerial vehicle, UAV)在线可飞行航迹的自主规划对UAV适应非结构化环境、提高机动作战能力具有重要的现实意义。提出了一种基于Pythagorean-Hodograph (PH)曲线的UAV在线航迹生成算法,可以根据UAV当前的飞行状态、目标点信息及传感器探测信息实时规划出曲率连续的可避碰飞行航迹。考虑系统动态性能约束,采用分布估计算法对航迹参数进行优化选取,提出基于区间选优的全局精英个体概率选择机制,提高了航迹生成的速度及精度。根据速度障碍法原理,结合PH曲线的特点,给出了高动态环境下多UAV的实时动态避碰规划算法,该算法能使轨迹快速趋近于目标。对一组UAV的航迹规划在不同环境下进行了仿真实验,仿真结果证明了算法的有效性和实用性。     

基于卡尔曼滤波算法展开的飞行目标轨迹预测

目标轨迹预测是保证目标航行安全、规划飞行航迹和搜寻空中目标等任务的关键技术，在军事和交通管制等方面具有重要意义。针对传统飞行目标轨迹预测方法模型较为简化且预测精度较低的问题，提出了基于卡尔曼滤波算法展开的深度神经网络模型，用于飞行目标的轨迹预测任务。该模型通过长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络从目标的航迹数据中学习目标的运动状态，再利用卡尔曼滤波算法对LSTM预测的目标状态估计值进行动态修正，其有效结合了卡尔曼滤波算法和深度神经网络各自的优势。在仿真数据和真实数据上的实验验证了所提模型较其他网络模型对飞行目标轨迹预测的准确性和有效性优势。     

一种基于光纤网络实时飞行仿真系统

提出了一种基于广播内存光纤网的分布式无人机实时飞行仿真系统,通过对系统数据交换网络和功能节点的设计克服了一般的网络环境中存在通信延迟和有限带宽等缺点,使系统实时性和扩展能力都得到保证。系统按照节点功能分为无人机动力学、运动学特性仿真,传感器的仿真,实时仿真飞行数据、飞行轨迹、三维视景显示与数据记录和遥控/遥测与地面检测等部分。半物理实时飞行试验结果表明系统设计正确,满足新型无人飞行器飞行控制系统的内、外回路动态控制功能和性能测试与验证要求。     

GPS综合应用于远程运载火箭的可行性研究

全球导航定位系统(GPS)可为用户实时提供高精度三维位置、三维速度和时间的定位讯息。是一种可供全世界共享的信息资源。因而引起了世界各国的广泛兴趣。本文结合远程运载火箭对GPS综合应用于遥测、安全控制、外测和复合制导等问题进行了探讨。     

一种基于独立成分分析的滚转弹姿态解算

为了获取试验弹的飞行姿态,以便为进一步的弹体飞行动力学分析及制导系统的效能评估提供依据,提出了一种基于独立成分分析(independent component analysis,ICA)的滚转弹飞行姿态获取方法。该算法使用一个双轴角速率陀螺构成滚转弹飞行姿态遥测系统,利用ICA算法对遥测数据进行处理,从而重构弹体飞行姿态。通过构造一个特殊的虚拟观测变量,即可借助于ICA算法将测量信号由弹体坐标系变换至准弹体坐标系,去除由于弹体滚转引入的信号调制效应,最终解算出滚转弹的姿态信息。仿真计算结果验证了算法的有效性。     

模飞-捷联惯导战术导弹的一种实时半实物测试系统

本文介绍一种捷联惯导战术导弹的实时半实物测试方法.这种方法采用一个微型计算机来产生模拟理论弹道的惯测组合和恣态敏感器件的输出,实时地送到弹上计算机,进行制导指令计算和恣态控制,并推动舵系统.导弹各个时刻的位置、速度、加速度、指令、舵偏角等等参数,可由弹上计算机经遥测发射机发往地面遥测接收机处理,也可由弹上计算机通过串行口送往地面测试计算机处理.所得到的数据、曲线和理论弹道比较作出判断.     

气象保障中基于遗传算法的航迹规划仿真

飞行器在执行任务过程中,需要根据三维空间和时间的气象信息变化、障碍物、威胁等信息以及飞行器自身的机动性能限制,计算出飞行航迹.主要通过基于遗传算法的航迹规划理论和应用MM5模式输出产品（风场、积冰、颠簸）信息,进行航迹路径的规划仿真验证与分析,给出了具有实际工程应用价值的飞行航迹.     

基于嵌入式系统的弹载存储测试系统设计及仿真

弹载存储测试系统是得到弹载机构实时状态的重要手段.用嵌入式系统改进弹栽机构运动测试技术,加强通讯功能,为完成弹载存储测试系统提供了核心技术.结合身管武器的特点,从硬件和软件两个方面设计了基于嵌入式系统的新型弹载存储测试系统.该系统具有成本低、实时性强、体积小、抗干扰性强、可编程以及断电也不丢失数据等特点.试验表明,该系统能够可靠、实时的完成高精度数据采集与存储.     

航迹相关与融合的性能评估

多传感器多目标航迹相关与融合的性能评估是数据融合系统的重要组成部分 ,但多年来国内外一直缺乏一套可被广泛接受的反映融合系统性能的指标体系。提出一种计算航迹纯度的方法 ,解决了融合航迹与目标真实轨迹的关联这一关键技术难题。并在此基础上 ,对航迹相关与融合的性能需求加以分析 ,建立了一组用于性能评估的较为完备的指标体系。该技术已成功应用于实际的数据融合测试与评估仿真系统中     

捷联惯性控制器半实物仿真

介绍了多机、多任务、实时再入飞行器捷联惯性控制器半实物仿真测试平台的构建,以及相关的建模与仿真技术,其中包括飞行力学环境建模与再入飞行轨迹参数的生成、捷联惯性传感器建模与输出信息模拟、半实物仿真系统实时调度算法。通过仿真实验在此平台上实现了对再入飞行器捷联惯性控制器的性能测试与检验,为再入飞行器捷联惯性控制器的研制提供了技术支持。     

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统，研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题，基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。谊控制律将系统分解为低阶子系统来处理，利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计，并具有直观的稳定性分析．满足了移动机器人的轨迹跟踪要求，且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。     

多目标连续小推力深空探测器轨道全局优化

以燃料消耗量最小和飞越小行星最多为性能指标,对多目标连续小推力深空探测器轨道优化,给出了一种组合优化算法。该组合优化算法由全局优化和局部优化组成。全局优化为粗略设计,首先,利用动态规划法全局优化来确定探测系列,即确定从地球出发依次探索的各个小行星以及时间节点;利用静态参数优化算法(即穷举法),在一个大的搜索空间内全面搜索每段飞行轨道的发射窗口,同时,得到每段轨道次优飞行轨道及次优的控制律。然后利用共轭梯度法局部优化来求解每段轨道两点边值问题,获得最优的飞行轨道及最优的控制律。     

某型无人机GPS/Radio/DR组合导航中的滤波技术研究

针对某型无人机GPS Radio DR组合导航中各子系统的特点,提出一个分散集中化滤波方法。通过建立简化的无人机动力学及运动学模型,利用卡尔曼滤波对磁航向及空速信息进行处理,提高了航位推算(DR)的精度;由于无线电测量雷达中传动机构存在一定间隙,造成方位测量信息包含定频段的干扰,通过采用低通数字滤波器有效地抑制了干扰信号;利用GPS信息分别对滤波后的航位推算和无线电信息进行融合修正。仿真结果表明,经过融合后的无人机航迹精度明显得到了提高。     

一种飞行数据预测方法

为了解决实际飞行试验中机载系统与GPS采样率频率相异,难以对飞行状态实时估计和性能导航进行计算等问题,通过对GPS进行预测来对数据统一化处理.如果机载系统采样频率是GPS的整数倍且GPS输出时间对应于机裁系统采样时刻,给出了一种基于模型的预测方法.对于一般情况,采用了时间序列的混沌多项式预测模型,对实测数据进行相空间重构的基础上,选取最优邻近点进行预测.实际飞行试验数据分析结果表明,给出的预测方法是有效的.     

弹道修正引信修正弹道视景仿真系统

针对在弹道修正引信研制过程中靶场试验成本高、周期长的不足，研制了弹道修正引信修正弹道视景仿真系统。该系统以火箭增程迫弹为研究背景，建立了火箭增程迫弹的6D弹道模型，利用蒙特卡洛法在引起弹丸落点散布的误差源上加上随机误差，运用龙格．库塔法不断解算弹道，再由基于STK的视景仿真子系统形象地给出弹丸飞行过程。结果表明，该系统仿真结果能较好地和实际靶场试验结果吻合，又能形象逼真地显示弹丸飞行过程。     

基于高斯过程回归的大气进入段航天器飞行能力预测方法

轨迹优化技术是目前大气进入段研究的关键技术之一,如何在大气进入动力学复杂、航天器设计参数各异以及进入过程多约束的条件下,对进入轨迹性能参数进行评估是轨迹设计研究的重要问题。对此,以二维落点走廊为表征的大气进入段最大飞行航程作为性能指标,针对传统轨迹优化方法求解计算量庞大的问题,提出了一种基于高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)的大气进入段航天器飞行能力快速预测方法,挖掘航天器进入初始轨迹参量与轨迹包络特征参量之间的映射关系,求解航天器最大航程时避免了复杂的动力学建模以及大规模的迭代寻优过程。利用所提方法对1 000余组不同进入场景的进入轨迹最大航程进行快速预测,将预测结果用于进入段航天器飞行能力评估,为解决大气进入领域相关工程问题提供参考。     

基于高斯过程回归的大气进入段航天器飞行能力预测方法

轨迹优化技术是目前大气进入段研究的关键技术之一,如何在大气进入动力学复杂、航天器设计参数各异以及进入过程多约束的条件下,对进入轨迹性能参数进行评估是轨迹设计研究的重要问题。对此,以二维落点走廊为表征的大气进入段最大飞行航程作为性能指标,针对传统轨迹优化方法求解计算量庞大的问题,提出了一种基于高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)的大气进入段航天器飞行能力快速预测方法,挖掘航天器进入初始轨迹参量与轨迹包络特征参量之间的映射关系,求解航天器最大航程时避免了复杂的动力学建模以及大规模的迭代寻优过程。利用所提方法对1 000余组不同进入场景的进入轨迹最大航程进行快速预测,将预测结果用于进入段航天器飞行能力评估,为解决大气进入领域相关工程问题提供参考。     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

基于遗传规划的炸弹弹道分组拟合模型

针对传统弹道拟合方法需要事先设定拟合方程的函数结构形式且不能很好适应大范围投射条件的问题,提出了一种分组遗传规划的炸弹弹道拟合方法。首先,依据动力学仿真实验得到炸弹在不同投射条件下的弹道样本。然后,采用分组遗传规划对样本数据中弹道诸元和投射初值进行输入输出映射拟合训练,得到了多组弹道拟合方程,并进行了未分组和分组拟合方程式之间的精度和泛化性比较。大量检测验算说明,采用分组遗传规划得到的弹道拟合方程式组具有物理关系明确、拟合精度高、泛化好、实时解算快等特性。     

利用飞行试验结果验证寻的制导导弹的全数学仿真模型

寻的制导导弹飞行试验的遥、外测数据记录了大量的过程参数，通过和仿真试验过程参数的比较，可以检验导弹的数学仿真模型的可信性，给出定量的结果。本文提出的方法可以在工程上应用。