无人机集群控制

<正>"集群智能"作为一种颠覆性技术,一直被军事强国视作军用人工智能的核心,是未来无人化作战的突破口。2016年11月,在珠海举办的第十一届中国国际航空航天博览会上,中国电子科技集团公司披露了中国第一个固定翼无人机集群试验原型系统,实现了67架规模的集群原理验证,打破之前由美国海军保持的50架固定翼无人机集群的世界纪录。把无人机集群作为一个整体来控制,对未来无人机作战及应用方面有广阔的前景。与单机作战平台相比,无人     

无人机集群协同飞行算法

在现代战争中,由于单架无人机完成任务有限,无人机集群系统应运而生。如何在拥挤的低空领域中实现无人机集群协同飞行且避障是无人机集群系统需要解决的重要问题之一。针对这一问题,设计了可实现无人机集群协同飞行且在飞行中实现障碍物避障的算法,该算法基于无人机编队中的长机-僚机法及集群智能的粒子群算法,实现了无人机集群协同飞行,同时采用人工势场法实现障碍物避障。将1架长机与4架僚机协同飞行进行仿真测试,通过飞行运动轨迹图和无人机分布测试结果观测出,算法满足在静态环境条件下,无人机集群在长机带领下实现集群协同飞行,并自主规避障碍物,且所有无人机均可到达飞行终点,验证了算法具有正确性和鲁棒性。     

无人机倾斜摄影建模技术对比研究

为了比较多旋翼和固定翼无人机在倾斜摄影建模技术中的优越性,文中以城区作为研究对象,在Smart3D的Context Capture软件平台进行建模,对比分析多旋翼和固定翼无人机在倾斜建模中的特点,得出固定翼无人机数据采集耗时短,倾斜模型色调一致,建模分辨率和平整度效果较好,主要适用于大面积倾斜摄影数据采集;多旋翼无人机航拍过程耗时长,倾斜模型色调饱和整体有差异,建模过程中修模工作较多,更适合于小面积高精度倾斜摄影数据采集。同时多旋翼无人机可用于对固定翼无人机漏飞区域进行补飞。     

无人机密集编队穿越竞速导引算法

针对无人机密集编队穿越门框竞速问题,提出了一种时间近似最优的导引算法。首先,对穿越竞速问题进行了阐述;其次,在单架无人机穿越门框导引模型推导的基础上,研究了其穿越门框的导引算法,该算法具有在期望时间内将无人机导引到目标点的能力;最后,针对多架无人机编队穿越竞速问题,提出了基于飞行时间控制和脱靶量控制的穿越算法,该算法具有良好的时间近似最优性能;仿真结果表明,所设计的导引算法能够使无人机编队在期望时间内完成穿越竞速,且具有极低的脱靶量和导引时间误差;可为无人机集群避障与防撞控制提供技术支撑。     

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。     

甘肃中部丘陵区固定翼无人机影像获取及DOM生产研究——以临洮县八里铺镇宿郑家坪村等2个村土地整治项目为例

利用中遥固定翼无人机系统对甘肃中部定西市临洮县开发整理项目进行了低空航拍,快速获取了项目区影像数据,并对其航飞质量及影像质量进行了客观评价;同时利用Pix4UAV数据处理软,定向建模生成DOM,并对其成果精度进行了评价,通过实例研究,证明采用固定翼无人机航测系统在甘肃中部丘陵获取DOM的可行性。     

海军倾转旋翼无人机技术和发展优势综述

倾转旋翼无人机是一种介于无人直升机和固定翼无人机的新型无人机。它一方面具有垂直起降能力;另一方面还可以作高速巡航飞行,是未来无人机发展的趋势之一。简要地介绍了＂鹰眼＂无人机的发展历程和技术特点,综合分析了倾转旋翼无人机的关键技术。在此基础上,对海军倾转旋翼无人机的发展优势和应用前景进行了展望。     

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。     

坐式垂直起降无人机的一种姿态解算算法的设计

固定翼模式水平飞行的坐式垂直起降无人机克服了传统固定翼无人机起降条件要求高的缺点,继承了其总体效率高的优点,拥有巨大的发展潜力和非常广阔的应用前景。坐式垂直起降无人机在起降阶段姿态变化范围大,所使用的姿态传感器在俯仰方向的角度变化超过90°时,根据四元数转换出的欧拉角会出现奇异点,即万向节死锁。从解算算法出发,提出了一种更改旋转顺序的方法,避免奇异点出现。结果表明,此方法可以很好地应用在垂直起降无人机的姿态解算上。     

时事概览

<正>美称俄战机在黑海上空撞毁美无人侦察机3月14日，一架美军MQ-9“死神”无人机在黑海坠毁。美国欧洲司令部发表声明表示，无人机在黑海上空遭两架俄罗斯苏-27战斗机拦截，其中一架战斗机撞击了无人机的螺旋桨，迫使美军将这架无人机坠毁于黑海水域。撞击发生前，两架苏-27战斗机曾“屡次向美无人机倾倒燃油并飞至其前方”。对此，俄国防部发表声明称，俄方在黑海水域上空发现一架美军无人机正朝俄边境方向飞行，机上的应答器处于关闭状态。俄空天军执勤战机紧急升空进行识别，美方无人机因失控落入海中。     

无人机绳钩回收仿真研究

比较了几种典型的固定翼无人机回收方式,针对舰载无人机,分析了绳钩回收方式的优点,给出了绳钩回收方案。通过分析绳钩回收情况下无人机的受力状态,建立起无人机绳钩回收仿真模型,并以某型舰载无人机为对象,在Maltab/Simulink中进行仿真验证。仿真结果可以得出无人机过载和回收制动力都在合理范围内,表明本文无人机绳钩回收方式是可行的。     

基于生物群集行为的无人机集群控制

 生物群集行为是一种普遍存在的自然现象,群体中的个体利用简单的规则、局部的交互,形成了鲁棒性强、自适应度高、可扩展性好的自组织行为,在系统层面体现为智能的涌现。本文首先简要叙述了蚁群、蜂群、鸽群、鱼群等典型的生物群集,并从组织结构的分布式、行为主体的简单性、作用模式的灵活性、系统整体的智能性等方面分析了生物群体智能的特点。然后,介绍了部分具有代表性的无人机集群项目,总结了无人机集群的关键技术,包括集群态势感知、自主编队控制、智能协同决策。最后,从生物群集和无人机集群在直观上的相似性出发,分析了生物群体和无人机集群自主控制的映射关系,并探讨了仿生物群集的无人机集群自主控制中的核心问题。     

一种可无动力滑翔的固定翼无人机设计

固定翼飞行器主翼的展弦比是影响飞行性能的一项重要指标,大展弦比的固定翼飞行器具有良好的无动力滑翔性能,使用大展弦比固定翼无人机可在失去动力的条件下实现无动力滑翔,亦可使用较小动力进行低速巡航,是一种滞空时间较长,重复使用次数较多,且飞行稳定、安全系数较高的机型。此种机型大量用于航空摄像、灾害监测、空中监控等领域。该文介绍了一种可无动力滑翔且能携带一定载荷进行空中投放的双体式无人机的设计,并经过多次地面和空中测试证明了此种设计的可行性。     

无人机集群对抗技术新进展

 无人机集群对抗是未来无人机作战的重要模式,它是一群无人机对另一群无人机进行拦截而形成的空中协作式的缠斗,对抗中无人机具有自组织、自适应特点和拟人思维属性,通过感知环境,对周围态势进行判断,依据一定的行为规则,采取攻击、避让、分散、集中、协作、援助等有利策略,使得在整体上涌现出集群对抗系统的动态特性。本文对近年来无人机集群对抗的研究进展进行综述,分析总结相关的关键技术,对研究思路和方法进行深入探讨,以期为从事无人机集群对抗建模研究提供参考。     

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。     

无人机编队协同追踪控制律和编队信息架构

针对"长机-僚机"模式的无人机编队追踪运动目标出现姿态信息和位置信息不一致而导致碰撞的问题,设计了一种协同追踪控制器并对该控制器进行稳定性分析。该控制器以3架无人机构成的编队作为控制体,采用拉氏矢量场方法获取无人机编队追踪运动目标的轨迹,同时构建无人机之间的信息架构,实现无人机编队按照预期的姿态和位置信息在运动目标周围的圆形轨道飞行的目的。研究单架无人机的航迹规划和多无人机编队协同追踪:对于单架无人机的航迹规划,采用反馈控制完成航向收敛证明;对于多无人机编队,采用一种多变量控制器可以保持无人机编队在圆形轨道运动,同时使用未知风和运动目标的自适应估计量来确定无人机编队在圆形轨道飞行的稳定性。仿真结果表明:在追踪过程中,3架无人机能够快速(15 s)以相同的姿态和位置渐进靠近目标,同时保持相对稳定;在满足航向速率和空速条件时,任意两架无人机相对距离误差能够快速(10 s)收敛到稳定值。该控制器突破了多无人机编队近距协同追踪目标的局限,可为多无人机分布式控制器设计提供方法借鉴。     

无人机摄影测量提取黄土高原切沟参数精度分析

选取陕北黄土丘陵沟壑区桥沟小流域为研究区,分别用同时相的地面三维激光扫描数据和固定翼无人机摄影测量数据提取切沟形态参数,分析无人机摄影测量提取切沟参数的误差及其原因．结果表明:1）无人机摄影测量与三维激光测量比较,提取切沟面积、周长和沟长二维形态参数的百分误差<10%;2）与三维激光扫描测得切沟横截面积、平均沟深和体积三维形态参数相比较,无人机摄影测量误差<20%,沟壁陡峭、植被覆盖度较高的大型切沟测量参数误差较大,而沟壁坡度相对较小、植被相对稀疏的小型切沟测量参数误差较小;3）固定翼无人机垂直摄影采集数据的方式会导致切沟沟壁细节数据缺失,从而降低切沟参数提取精度．基于无人机摄影测量生成的DSM无法有效过滤植被影响,在一定程度上影响切沟参数的提取精度．与三维激光测量相比,无人机摄影测量切沟地貌参数的精度略低,在切沟短期动态变化监测方面还存在一定的局限性．      

面向固定翼无人机的视觉导引仿真系统设计与实现

针对无人机自主着陆视觉导引相关算法研究和验证困难的问题,提出了一种基于Flightgear和Matlab的多机组网联合仿真技术,设计并建立了固定翼无人机自主着陆视觉导引仿真系统.系统中Flightgear渲染的摄像头视角图像数据通过HDMI视频接口实时传递到Matlab中;摄像头的内参数可通过虚拟棋盘格标定得出.利用该系统进行了基于合作目标的无人机视觉导引着陆闭环仿真实验,证明该系统能够验证无人机视觉着陆方法、算法的正确性及可行性.     

基于固定翼无人机的航迹规划优化模型

无人机航迹规划是无人机研究领域中的重要方面,也是自主系统中不可分割的一个整体部分.文章在前人研究基础上,提出了一种基于有威胁情形中固定翼无人机的航迹规划优化模型.此模型对飞行航迹进行航迹平滑处理时,提出了一种基于微分几何原理的约束条件改进策略.     

舰载战斗机/无人机编队飞行控制研究现状与展望

在未来的海上攻防作战中,舰载战斗机和舰载固定翼无人机将成为航母编队的重要组成部分,舰载战斗机/无人机编队将是未来海洋战争的重要作战形式。首先总结了近年来国内外有人/无人机编队作战相关项目,然后描述舰载机/无人机编队任务流程,总结了舰载机/无人机编队飞行控制方法,其中包括了编队集结控制、队形变换控制、队形保持控制和编队重构控制四个方面。最后对舰载机/无人机编队飞行控制技术未来发展方向进行了展望。