无人机自主着陆半实物仿真系统设计

无人机自主着陆系统设计是实现大型无人机自主着陆的关键课题。设计了一种基于分米波仪表着陆技术体制的无人机自主着陆半实物仿真系统,用于设计和验证无人机着陆引导系统的稳定性、可靠性以及相关性能指标,替代工程研制的实际试飞,避免承担风险和节省大量人力物力财力。无人机自主着陆半实物仿真系统设计包括分米波仪表着陆系统地面和机载设备模拟器、无线电高度表模拟器和激光测高仪模拟器、无人机数学模型仿真机和飞行控制仿真机以及仿真主控计算机等。实现了对无人机自主着陆全过程的仿真试验,仿真数据可作为研制无人机着陆引导实物系统的重要参考。     

无人机自主精确着陆控制律设计及仿真研究

将无人机对理想着陆轨迹精确跟踪能力和抗干扰能力的要求分开考虑,从精确输出跟踪和鲁棒性两个角度综合自主着陆控制律.针对着陆过程中动态方程的非最小相位特性,利用在线稳定逆产生用于着陆轨迹精确跟踪的前馈输入和状态参考轨迹.将建模误差等不确定性和外干扰看成为广义干扰,利用一个构造性的非线性干扰观测器对其进行观测.在干扰观测器的基础上设计滑模控制器对状态参考轨迹跟踪的误差系统进行鲁棒镇定.仿真结果表明,设计的自主着陆控制律能精确跟踪理想着陆轨迹,并有很好的鲁棒性和抗干扰性.     

基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制

以固定翼小型无人机的自主着陆控制为研究背景,提出了一种基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制方法。该方法首先在分析固定翼飞行器着陆段运动特性的基础上,将着陆阶段的控制解耦为对飞行器的横向控制和纵向控制,然后以跑道线作为特征,计算其稀疏直线光流场,并结合摄像机模型以及光流场和速度场之间的关系,用跑道线的水平流作为系统反馈,设计控制系统。最后在Simulink环境下搭建动态仿真系统,仿真结果表明,使用本文方法可以有效实现飞行器的自主着陆控制。     

无人机集群实时任务分配方法研究

针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)集群实时任务分配,提出了一种集中式分配方法.该方法基于实时战场态势,依靠协调调度层进行分配决策,依据打击效费比生成打击顺序,针对战场实时态势滚动优化,使分配结果能够在当前认知范围内始终保持优化和效率的平衡.针对粒子群算法求解任务分配,设计了一种粒子二维...     

无人机地标匹配定位技术研究

从模式识别的观点给出地标匹配算法的数学模型。分析了影响匹配算法性能的相关因素。把归一化相关景象匹配法引入到无人机地标匹配中。仿真实验结果表明 :在信噪比较低的情况下 ,此算法能满足地标定位要求 ,并且在景象匹配搜索中应用遗传算法大大减少了计算机的运算量 ,提高了地标匹配的实时性     

无人机轮式着陆横侧向控制

针对轮式起降无人机着陆过程横侧向控制存在的着陆安全性较低及抗风能力较弱的问题,提出了一种无人机着陆高安全性横侧向控制方案和控制结构。在常规的副翼和方向舵横侧向控制面配置条件下,采用在滚转角和偏航角精确解耦内回路控制的基础上,进行滚转和偏航的综合侧偏外回路控制方法,引入外回路对内回路的滚转角和偏航角指令限幅值随相对高度变化的机制,实现对无人机接地时侧偏距、侧偏速度、滚转角和偏航角的综合控制。对某型无人机的着陆横侧向控制进行设计及仿真,结果表明所提出的着陆横侧向控制能提高无人机的抗侧风能力,在侧风情况下着陆,可有效地将侧偏距、侧偏速度、滚转角和偏航角控制在安全范围内,所采用的着陆横侧向控制对无人机的气动参数摄动具有较强的鲁棒性,并且克服了常规控制中对相对高度信号误差要求高的缺点,在提高着陆安全性的同时,降低了对设备性能的要求。     

无人机分米波着陆系统仿真设计

仿真设计是研究无人机着陆引导系统的重要环节。分析并给出了分米波仪表着陆系统的导航信号和天线辐射场的数学模型。以此为基础,充分利用虚拟仪器软件labView的图形功能和数学计算功能,设计了无人机分米波仪表着陆系统的虚拟仿真系统软件。仿真结果表明,该仿真系统能较好模拟着陆过程中,飞机航向和下滑角的变化引起的天线辐射方向图的变化。仿真系统具有波形显示功能和方便的系统界面。     

基于NMPC的无人机自主防撞控制方法

针对非合作条件下的无人机自主防相撞控制问题,在分析无人机与入侵飞机在三维空间几何关系的基础上,提出并证明了相撞冲突判决准则,定义最小间隔和剩余冲突消解时间衡量无人机与多入侵飞行器间的冲突紧急程度,建立了无人机自主防撞最优控制模型。基于非线性模型预测控制方法建立三维空间无人机自主防撞控制算法,运用剪枝搜索方法提高算法求解时效性。仿真实验表明,所提算法实现多无人机高动态环境下的防撞控制,能够有效降低无人机飞行安全威胁。     

基于视觉的飞机自主着陆导航

提出一种基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取新方法。它克服了国外方法中利用点对应关系而难于提取特征点的问题,只需对两条跑道边线和一条着陆阈值线进行检测,这些线具有明显的可视性和直线性。由此可直接算出飞机的姿态向量,若跑道的宽度已知,还可以算出飞机的位置矢量。依据成像的几何原理,文中对算法进行了完整的推导,通过对飞机着陆过程中实际采集的跑道图像序列进行处理和实验,表明基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取与转换是可行的。     

无人机着陆数学模型研究--三轮着地滑行

作为着陆过程的一个阶段,无人机在三轮着地滑行时的运动特性与空中飞行时的特性,以及仅主轮着地滑行时的运动特性有所不同。以国产某型号无人机为背景,根据牛顿第二定律对这一阶段建立了全量非线性模型,由于没有对刚体运动模型和气动数据做线性化处理,因此该模型比较准确反映该无人机的实际运行特性。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下设计了该模型的仿真系统,仿真结果表明模型可用。     

基于积分滑模控制的无人机自动着舰系统

针对无人机着舰这一特殊环境,为克服系统摄动、未建模动态及各种环境干扰因素的不良影响,从工程实现易行性出发,提出一种新的积分滑模着舰飞行控制方法,避免其受传统积分切换函数滑模控制方法的应用限制,并采用自适应模糊系统抵消外界干扰带来的误差,逼近滑模控制器中的切换项,从而有效降低舵面的抖振。搭建自动着舰综合仿真平台,以国外现役某小型舰载无人机为例,仿真结果表明,该自动着舰系统能较好地克服各种因素的影响,实现无人机安全着舰,着舰性能符合要求。     

无人机视觉着舰导航鲁棒角点精确检测算法

针对舰载无人直升机着舰时拍摄的图像存在大尺度、角度畸变,使得合作目标角点难以检测的问题,提出一种鲁棒角点精确检测算法。设计了一种彩色非对称合作目标,通过计算合作目标的最小周长多边形（minimum perimeter polygon,MPP）来获取轮廓上的角点。针对这些角点存在伪角点及未排序问题,给出了斜率约束、距离约束和方向约束策略。最后,针对亚像素Harris角点检测算法精度高但未排序、三重约束的MPP角点检测精度低但已排序的问题,制定了这两种角点检测方法的融合策略。实验表明,所提算法可以有效解决合作目标图像发生大角度畸变以及一定尺度畸变范围内的角点检测。     

基于视觉的无人机着陆半物理仿真系统的应用

针对无人机视觉着陆相关方法、算法验证困难的问题,提出了一种基于Windows平台下采用图形建模语言、实时扩展技术以及虚拟现实技术,实现基于视觉的无人机着陆半物理仿真验证的方法。利用该方法构建的半物理实时仿真平台能够验证无人机视觉着陆相关方法、算法的正确性、可行性,及时暴露缺陷,为基于视觉的无人机着陆相关方法、算法提供有效验证途径和技术手段,并为今后无人机视觉着陆方法逐步工程化提供必要的技术支撑。     

舰载直升机着舰碰撞建模方法

逼真的舰载直升机着舰仿真应对着舰过程中机舰碰撞给出精确建模。着舰过程中直升机何时与舰船碰撞及碰撞后产生的力是建模难点。针对这一问题提出了一种着舰碰撞建模方法。该方法中起落架被简化为弹簧阻尼筒结构,机舰碰撞时的力与起落架压缩量、机舰相对速度有关。通过坐标转换,依据起落架在船体坐标系下坐标判断机舰是否碰撞,并且计算起落架压缩量大小。依据舰船速度在机体系下投影计算机舰相对速度。最后开发了直升机、舰船仿真模型对该方法做了验证。验证结果表明:该方法能够实时计算出直升机与舰船碰撞时直升机起落架所受力,直升机与舰船能够协调一致运动,可以满足机舰仿真需求。     

基于CAN总线的分布式无人机实时仿真设备研究

CAN总线在汽车与工业过程控制领域应用广泛,并扩展到航空航天领域.设计了一种基于CAN总线的小型分布式实时仿真设备,用于在外场开展无人机半物理实时飞行仿真试验.根据实时仿真设备对CAN的实时性需求,提出了一种基于时间触发的,并充分发挥了CAN本身位仲裁机制优点的CAN总线高层协议.实验表明该协议完全满足实时仿真设备的实时性要求;同时也表明其提高了总线的带宽利用率达80%以上,适合于需要在较短周期内传输大量数据的应用.     

Real-time detection of moving objects in video sequences

1 .INTRODUCTIONThe efficient detection of moving objects in video se-quences is a challenging and an i mportant task incomputer vision. It has many applications such assurveillance , video conference , traffic monitor-ing[1 ,2]. Traditionally, the most i mportant task ofsurveillance systemis based on human visual observa-tion,whichis a hard workfor watchmen.Therefore ,the automatic detection of moving objects is requiredinthe surveillance system. Tofacilitate a surveillancesystem,efficien…     

舰载机着舰非线性反演控制方法研究进展

现在舰载机着舰控制以线性方法为主,而着舰的非线性特征和舰尾流等外部扰动可能导致线性方法失效,因此有待进一步研究非线性方法在着舰控制领域的应用。首先对非线性控制方法在舰载机着舰中的应用进行了综述,总结了各类非线性方法在着舰应用的优势及不足;然后针对反演这一非线性方法进行了重点概述:在分析舰载机传统反演方法不足的基础上,结合舰载机着舰过程中因为外界环境扰动和雷达噪声等因素可能引发的舵面受限,重点总结了受限指令反演方法在一般飞控的研究进展,研究了受限指令反演方法的优势和不足,探讨了将受限指令反演方法引入着舰控制的可能性;最后对未来发展方向进行了展望。