基于视觉的自动空中加油技术

无人机在军用和民用领域都发挥着越来越重要的作用,但是续航时间短、负载能力弱等缺点限制了无人机的应用。自动空中加油技术能够增加无人机的续航时间,增强无人机执行长航时、复杂任务的能力,从而有效地弥补上述缺点。计算机视觉技术的发展为无人机自动空中加油技术的实现提供了有效的支持。对基于视觉的硬管式自动空中加油技术的2类典型解决方案进行了介绍和对比,并在此基础上提出了基于切换模式的双目视觉解决方案,总结了涉及的关键技术和待研究的问题。     

可穿戴传感器进展、挑战和发展趋势

 可穿戴传感器是近年来高速发展的传感器技术。其功能、原理和形态各异,并已经广泛应用于国民生活和生产的多个方面。本文结合大量商业化和处于研究阶段的可穿戴产品和器件,简述了可穿戴传感器的主要形式,列举了可穿戴设备的常用测量方法。根据可穿戴传感器及人体的接触方式,将其划分为皮肤接触式传感器、非直接接触式传感器和植入式传感器,结合现有商业化产品及实验室中研究成果,展示了现今可穿戴设备在日常健康、医疗、运动科学、工业和军事等方面的广泛应用。认为可穿戴传感器技术将会在未来同大数据与精准医疗实现更高程度的结合,更好地服务于长期动态的人体信息和环境信息的采集。     

硬式空中加油作动系统技术现状与研制探讨

硬式空中加油作动系统是实现硬式空中加油的一个关键系统。在梳理出研制硬式空中加油作动系统主要影响因素的基础上，对比分析了现役主要加油机硬式空中加油作动系统的组成和技术特点，并提炼出硬式空中加油作动系统的关键技术。最后，结合国内相关技术现状，从作动技术、控制方式和系统架构等方面对研制硬式空中加油作动系统进行了探讨。     

基于ZigBee的公交自动报站系统的设计

ZigBee是新近出现的基于传感器网络的无线通信技术,具有低成本、易实现、低功耗、近距离的特点。利用Zig-Bee技术可对现有的语音报站系统进行改进,实现自动报站功能,可大大降低司机的工作强度,减少事故的发生,并能扩展系统的功能。     

基于PIC技术的远程无人机启动安全保护系统的设计与实现

介绍了一套基于PIC技术与光束遮断式红外传感器成熟技术的无人机启动安全控制及保护系统的设计与实现,系统具有危机报警、自动保护、远程控制等优点,改进并优化了现有启动过程。     

一种无线传感器网络与以太网间的接入系统研究

无线传感器网络(WSN)与现有网络基础结合是WSN研究中必须解决的技术问题之一.本文分析了WSN接入以太网存在问题,总结了基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络的特点.设计了一套这种无线传感器网络与以太网间的接入系统.该系统遵循6LoWPAN规范,解决了WSN节点的IPv6地址自动配置问题;设计了接入网关;定义了信息与控制数据格式.实现了一套应用验证系统并进行了实验;对网络性能进行了分析.实验结果表明该设计简单有效,能够完成WSN的高效接入,在工程实践中具有实用价值.     

组合式感应传感器及其自动跟踪系统

本文提出了一种用于焊接方面的新型传感器——组合式感应传感器。它将检测焊缝位置的传感器与检测焊件高度的传感器合为一体。其结构简单、外形尺寸只相当于普通感应传感器那么大,这就为实际安装和使用带来方便。本文同时还介绍了采用组合式感应传感器的自动跟踪系统。该系统能够实现水平及高度两个方向的自动跟踪,并且焊前就可在一定的范围内自动寻找焊缝和高度跟踪基准位置,从而为实现焊接自动化提供了必要条件。     

基于多传感器信息融合的AGV避障算法

介绍了多传感器信息融合技术的基本原理,研究了它在小车自主避障上的应用,并提出了在基于视觉定位的自动导引车(AGV)基础上的一种避障系统设计方案.该系统将超声波传感器与红外传感器组合使用,利用多传感器信息融合技术,采取改进的K/N融合方法以及基于先验知识的AND融合方法,对传感器数据进行分析决策并以此实现避障算法.实验利用上述方案进行避障测试,得到轨迹曲线.结果表明:该方案有效地改善了单一传感器性能较差以及消除噪声干扰等问题,避障时的安全距离不少于50cm,可及早预警并采取相应避障措施,最终实现了较好的避障功能.     

如何实现应变传感器的高精度检测

应变传感器的信号非常微弱,其幅度甚至小于干扰信号,因而必须通过精密检测电路抑制干扰。应变传感器信号具有其物理极限,利用载频技术实现了信号最大化。通过作为感应信号源的高精度感应分频器和自动校准的周期数可得到很高的增益稳定性。采用高精度检测单元和通用宽频带放大器系统可以高分辨率、高稳定性、有效地抑制和衰减干扰信号与不期望的动态信号,实现高精度检测。     

飞机空中加油航路规划的最优化研究

航路规划是空中加油的重要课题,通过对空中加油问题进行系统性分析,针对受油机往返各加一次油的情况,建立了空中加油航路规划的数学模型.该数学模型考虑了任务总耗油问题,即加油机和受油机的耗油总量;同时还考虑了将受油机前往执行任务的飞行距离列入优化对象(不含返程).并提出了基于遗传算法求解空中加油航路的规划模型.运用所提出的方法,实际计算表明,所建模型具有良好的适应性,能够适合不同的作战环境和不同作战要求;采用遗传优化算法研究空中加油问题,优化效率高、具有全局性,并易于计算机实现;所得的加油方案是合理的.     

无人机自主控制关键技术新进展

 无人机在军用、民用领域具备巨大的应用潜力,当前世界各国正在大力推进无人机的研发工作,而无人机自主控制是无人机研发中极富挑战性的关键问题。本文介绍了无人机的分类和系统框架;根据无人机实际应用的要求,提炼出无人机自主控制进程中的几个关键性技术问题,包括感知与规避、故障诊断与容错控制、协同控制及这3 项关键技术有机综合的新问题与新方法--容错协同控制等,并重点阐述了这些关键技术的机理和较有代表性的成果及新进展;以目前无人机重要应用领域--空中加油过程及森林资源与火情监测为例,简述了以上技术在实际应用中的具体体现及其新进展;最后对无人机自主控制技术进行了展望,并给出各项关键技术存在的挑战及可能的解决思路。     

机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真

为准确获取无人机自主空中加油对接阶段受油插头与加油锥套的相对位姿信息,提出一种机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油方案。研究了机器视觉识别跟踪加油锥套的算法,利用卡尔曼滤波算法估计无人机与加油锥套的相对位姿。实验结果表明:机器视觉图像处理算法可精确识别跟踪加油锥套,滤波器估计的相对位姿误差收敛速度较快,满足插头锥套式无人机自主空中加油的需要。     

空中加油软管-锥套动态建模及其飘摆运动抑制

基于多刚体动力学建立空中加油软管-锥套在尾涡流场及大气紊流下的动态数学模型,分析了加油机在不同飞行条件下软管-锥套的平衡拖拽尾迹,以及大气紊流对软管-锥套运动的影响。软管-锥套随加油机在空中飞行时产生的飘摆运动,增加了受油机安全准确地对接加油锥套的难度。为了抑制软管-锥套空中飘摆运动,对软管-锥套飘摆运动设计了控制器。在非线性模型平衡点处线性化并降阶得到线性增量模型,根据最优控制原理设计了LQR控制器。仿真表明所设计的LQR控制器能有效抑制软管-锥套的飘摆运动,从而能够降低空中加油对接的难度,提高空中加油的安全性。     

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。     

空中加油变质量飞机建模与仿真

针对空中加油给加/受油机带来的变质量影响,进行了燃油传输过程中飞机的建模与仿真。将质量的变化等效为对飞机的干扰力和干扰力矩,推导了变质量飞机的平移动力学方程和转动动力学方程。根据空中加油实际情况对模型进行了简化,在此基础上,推导了飞机纵向通道带变质量干扰的线性化小扰动模型。最后分别进行了加油机和受油机的计算机仿真,结果表明：加油机受到影响较小,而受油机俯仰角、空速、高度变化剧烈。     

一种自主空中加油视觉导航图像处理方法

针对自主空中加油近距导航问题,提出了一种锥套检测和跟踪的视觉导航图像处理方法.对于锥套检测,首先利用阈值法和数学形态学方法消除图像干扰,然后提取所有的轮廓并对轮廓进行检查,最后匹配得到目标锥套轮廓.对于锥套跟踪,以上一帧图像的定位结果作为先验信息来确定当前帧图像的可能范围,然后采用上述锥套检测方法进行处理.最后,以一架微型六旋翼飞行器作为受油机,利用自主空中加油试验台获取的真实飞行图像,对所提出的视觉导航图像处理方法进行了验证.试验结果表明:所提出的视觉导航图像处理方法具有较高的实时性及可靠性,能够满足自主空中加油的要求.     

软测量与推断控制技术初探

该文论述了软测量与推断控制技术的基本思想和基本原理,介绍了软测量的研究现状和研究成果,并逐一论述了实现软测量技术的4个主要方面:辅助变量的选择、数据采集和处理、模型建立和在线校正。探讨了软测量常用的几类建模方法,包括回归分析和神经网络。分析了当前软测量技术面临的难点,对其今后的研究方向进行了总结与展望。     

软管式自主空中加油受油机控制系统研究

针对软管式空中加油过程中加油锥套受气流扰动影响,受油机受油插头难以与之实现精确对接的问题,提出基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机的飞行控制系统。首先根据DGPS或者视觉传感器测量的加油机与受油机的相对位置,设计了参考轨迹生成模块,实时生成受油机期望的平滑飞行轨迹。然后通过一个输出跟踪观测器在线估算出前馈控制信号和参考状态量。基于估算的状态量设计一个全状态反馈控制器。最终实现对参考状态的精确跟踪,保证受油插头与加油锥套的精确对接和位置保持。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,控制器能实现精确的双机空中加油设备跟踪对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。     

世界航天发射运输的发展趋势

 针对世界航天发射运输系统，梳理了国内外发展现状和发展特点，综合对比了国内外航天发射场、运载火箭、火箭发动机的发展现状，并提出了未来发展趋势和展望。提出了低成本进入空间将改变世界航天发展的基本格局，航天远程跨域运输将突破航空领域运输效率的极限，指出了天地往返运输将成为维系空间环境的必然选择，轨道的多样性将催生多样态全域发射能力，同时传统液氧/煤油、液氢/液氧、液氧/甲烷等推进体制的主力运用领域将会迎来重大变革。