基于视觉的小型垂直起降UAV降落引导技术

为了使小型无人飞行器在执行任务过程中进行全程自动飞行,提出一种基于快速地面定位目标识别,与多目标尺寸视觉测量,使用Intel公司的开源图像处理库OpenCV进行高速实时图像处理,获取飞行器相对高度等信息以辅助引导小型无人飞行器自动降落的方法.     

两种快速传递对准方法在航空制导武器中的应用

对常用的两种快速传递对准状态模型(ψ角与m_ψ角模型)的等效性进行了分析与证明。在此基础上,针对MEMS-IMU低精度与稳定性欠佳等特性,综合考虑对准精度与算法实时性,建立了11维ψ角与m_ψ角快速传递对准模型。与传统的15维模型相比,新模型的计算复杂度降低了约60%。与此同时,提出了"安装角滤波器+陀螺仪零偏滤波器"的双滤波器并行工作设计思路,并给出了一种抑制器件误差影响与环境干扰的带宽隔离滤波器参数设计方法,提高了传递对准滤波器设计的灵活性与系统鲁棒性。通过飞行试验对传递对准系统模型与设计方法进行了试验验证,结果表明,相较于传统算法,收敛时间减少至30 s以内,传递对准精度提高约40%,有效解决了低精度MEMS-IMU在航空制导武器中的应用问题。     

飞机转顶基座及支架结构静力试验技术研究

根据飞机空中试验用转顶基座及金属支架结构静力试验技术需求,研制了一套试验系统,解决了转顶基座及金属支架结构支持模拟、加载边界模拟等关键问题。对载荷进行等效处理,设计加载假件,采用载荷偏移与力偶施加相结合的方法施加力矩,分别完成了五级风载荷下4种工况的设计载荷试验和极限载荷试验,以及八级风载荷下其中第4工况的极限载荷试验。考核了结构的危险部位应力值及结构安全余量。试验结果表明,该试验系统工作稳定可靠,转顶基座及金属支架在设计载荷试验工况下未发生有害塑性变形,其强度、刚度满足设计要求。上述试验结果可作为该结构强度、刚度性能的评定依据,同时为后续结构研究的有限元建模提供数据支持。     

A novel MAV with treadmill motion of wing

The Magnus effect is well known phenomena for producing high lift values from spinning symmetrical geometries such as cylinders, spheres, or disks. But, the Magnus force may also be produced by treadmill motion of aerodynamic bodies. To accomplish this, the skin of aerodynamic bodies may circulate with a constant circumferential speed. Here, a novel wing with treadmill motion of skin is introduced which may generate lift at zero air speeds. The new wing may lead to micro aerial vehicle configurations for vertical take-off or landing. To prove the concept, the NACA0015 aerofoil section with circulating skin is computationally investigated. Two cases of stationary air and moving air are studied. It is observed that lift can be generated in stationary air although drag force is also high. For moving air, the lift and drag forces may be adopted between the incidence angles 20° to 25° where lift can posses high values and drag can remain moderate.     

激光照明狭缝高速摄影系统及其应用

为解决常规武器靶场全天候测量弹丸运动姿态问题,利用激光技术和双镜头狭缝相机,研制了一套改进型激光照明狭缝高速同步摄影系统。简述了系统的结构、技术指标与基本功能。阐明了常规弹丸速度测量原理,讨论了速度测量的数据处理方法,给出了动能子弹极限速度的定量数据,并对速度数据的不确定度进行了分析。结果表明:系统性能可靠,测试精度高,实现了常规靶场全天候测量。     

海上航拍图像目标定位算法的数据采集

为实现海上航拍图像目标定位,必须实时采集有关定位数据.根据海上航拍图像目标定位算法所需数据,全面分析了定位算法相关数据的分类,提出了相关数据的采集方法,并从实际应用的角度阐述了采集设备的选型原则.为海上航拍图像目标定位算法应用、实现海上航拍图像目标定位提出了数据的采集方法,并提出了采集设备的选型方案.     

面向低空安全三维数字化空中走廊体系的飞行器交通管理平台构建

对低空空域的产业发展、低空飞行器的行业应用进行了阐述,对低空空域出现的潜在安全隐患进行了分析,开展了低空飞行器实时侦测和定位、实名认证准入制度、低空飞行器监测网构建研究,采用主动和被动式低空飞行器探测系统作为监测平台的补充模块,提出了面向低空安全三维数字化空中走廊体系的低空飞行器交通管理平台建设方案,为低空三维数字化空中走廊体系构建提供了关键技术支撑,对保障低空安全产业的健康、可持续性发展具有一定的参考价值。     

基于鲁棒滤波的无人机着陆相对导航方法

针对无人机在移动平台上进行起降时的相对导航问题,提出了一种基于鲁棒高阶容积滤波的惯导/视觉相对导航方法。建立了相对导航系统模型,基于无人机与移动平台之间的相对运动给出了系统的相对惯导方程,并针对系统中传感器的量测特性给出了导航敏感器的测量方程。针对相对导航系统非线性较强且量测噪声不符合高斯分布等问题,在高阶容积滤波的基础上,结合Huber-based量测更新方程,设计了鲁棒高阶容积滤波相对导航滤波器,该方法具有较高的估计精度,且对混合高斯噪声有鲁棒性。相对姿态采用四元数表示,为保证四元数的归一化,在设计相对导航滤波器时采用修正的罗德里格斯参数表示姿态误差。仿真结果表明,该方法可以准确地给出无人机与移动平台之间的相对位置、速度和姿态信息,且估计精度高于扩展卡尔曼滤波、Huber-Based滤波以及高阶容积卡尔曼滤波。     

基于改进PH曲线的无人机航迹规划

 航迹规划是无人机任务规划的重要组成部分。针对现有航迹规划存在的不足, 提出一种基于改进pythagorean hodo-graph(PH)曲线的航迹规划方法。该方法结合了PH 曲线的曲率连续性和粒子群优化算法的快速搜索特点, 将PH 曲线的控制点选取通过粒子群算法进行优化, 可以快速得到避障安全、满足最大曲率限制和曲率连续的最优PH 路径。仿真结果表明了该方法的有效性。     

高空作业车轨迹控制设计研究

针对折叠伸缩混合臂高空作业车提出了作业轨迹控制方案,实现了工作平台升降及水平直线运动时的轨迹自动控制.由两号折叠伸缩臂和飞臂组成的混合式高空作业车,工作平台轨迹控制是冗余自由度问题,其臂节变幅角度与伸长量有范围限制要求.基于一阶逆运动学数值算法设计出了工作平台直线运动轨迹闭环控制方案,针对范围受限控制变量设定了缓冲带,避免了控制率失效,实现了高空作业车作业轨迹的自动控制.