基于配送模式的无人机城市配送路径规划

无人机以其“小、快、灵活”的优势逐渐应用于城市物流配送当中。本文首先论述了无人机配送模式,分为机车协同模式与无人机独立运行模式。其次阐述了无人机配送路径规划的影响因素,包括能耗、禁区障碍物等绕飞因素以及不确定的自然环境。最后根据两种配送模式,探讨了内外因素对无人机配送路径规划的影响。结果说明非线性无人机能耗模型更符合无人机实际运行特征;风、温度等天气因素影响其城市配送飞行方向与电量能耗等;禁飞区、时间窗等外部因素也影响无人机路径规划。实际运行中无人机会受到多重因素共同影响,能耗与外部因素对无人机路径规划影响问题研究还有待进一步完善。     

高压大口径油气管道跨长计算

基于几何非线性,考虑当量轴向力(S₀)对管道挠曲的影响,提出了有或无固定墩单跨无补偿器管道强度计算方程。有固定墩跨越管道的设计计算是显式的。对于无固定墩两端埋地跨越管道,认为埋地管道的横向反力和轴向摩擦力分别与其横、轴向位移成正比,内力和变形计算最终可归结为两个非线性方程的求解,管道的自振固有频率可由特征方程数值解求得。提出了S₀为压力或拉力的显式判别式。并区分S₀为压力、零、拉力,列出内力、挠度、频率计算方程。介绍了静强度验算和动力设计的方法,给出了算例。     

Attitude Determination for MAVs Using a Kalman Filter

This paper presents a Kalman filter to effectively and economically determine the Euler angles for micro aerial vehicles （MAVs）, whose size and payload are severely limited. The filter uses data from a series of micro-electro mechanical system sensors to determine the selected 3 variables of the direction cosine matrix and the bias of the rate gyro sensors as state elements in a dynamic model, with the gravitational acceleration to build a measurement model. For high speed maneuvers, rigid motion equations are used to correct the measurements of the gravitational acceleration. The filter is designed to automatically tune its gain based on the dynamic system state. Simulations indicate that the Euler angles can be determined with standard deviations less than 3°. The algorithm was successfully implemented in a miniature attitude measurement system suitable for MAVs. Aerobatic flights show that the attitude determination algorithm works effectively. The attitude determination algorithm is effective and economical, and can also be applied to bionic robofishs and land vehicles, whose size and payload are also greatly limited.     

一种新的无人机系统级电磁兼容测试法

 分析了实际电磁环境对无人机的影响,得到对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值在0.1~ 8×10³ MHz频段中为60～200 V/m。根据无人机中存在的辐射干扰和传导干扰的共性特征,得到无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1～2×10³ MHz频段中为10～60 V/m。由此提出了一种具有实际可操作性的无人机电磁兼容测试法。依照军标GJB3567-99以及在实际飞行场地中进行测试,结果显示,通过该测试的无人机各机载设备工作正常。     

柔性膜微型扑翼飞行器气动力的数值研究

采用数值法计算了膜扑翼飞行器的气动力,并与实验结果进行了对比.将惯性力和刚性扑翼产生的气动力作为原始载荷,采用有限元法计算了膜扑翼的变形,分析了此变形引起的气动力的变化.与实验结果的对照表明,该计算结果有较好的可靠性.与刚性扑翼相比,膜扑翼对升力的影响不大,但是大大地增大了推力的正峰值,使得推力有较大的增加,从而改善了扑翼飞行器的气动性能.     

膜扑翼飞行器的变形研究

最近昆虫翼的变形成了研究热点,而扑翼飞行器的变形力学研究却几乎无人问津.然而,无论昆虫、鸟类还是扑翼飞行器在飞行时,翼的变形都是存在的,要精确计算翼扑动产生的气动力,必须考虑其变形.本文比较了导致变形产生的膜扑翼飞行器的惯性力和气动力在一个周期中的变化情况,发现它们的峰值比值为2左右,然后提出了在随体坐标系中的固支边界条件,采用有限元法计算了惯性力和气动力分别对变形的影响,发现扑翼飞行器的气动力对变形的影响是不可忽略的重要因素,而惯性力与气动力的合力引起的最大正变形发生在下扑初始阶段,最大负变形发生在上扑初始阶段.本文为扑翼飞行器的设计提供了力学分析基础.     

架空多导体传输线缆的电磁脉冲响应计算

地面电子设备之间的多根互连平行线缆受高空核爆电磁脉冲(HEM P)作用,会产生瞬态电磁效应。为研究这个问题,该文建立了考虑有耗地面影响等因素的多导体传输线模型,给出了一种类似“状态转移矩阵”表达的方程解的形式,并以相模变换的方法推导了解的具体表达式。该模型可以同时考虑空间电磁脉冲场在线缆上感应的瞬态电压和电流。仿真计算结果表明,对于平行放置的多根线缆而言,接地平行线缆对临近平行线缆有一定程度的屏蔽作用,可供防护设计时参考。     

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.     

山地城市交叉口车辆纵行运行特性

为研究车辆在山地城市道路交叉口停车减速阶段的运行特性,利用无人机采集了某山地城市道路交叉口的高空视频数据。基于云平台DataFromSky AI,采用Lucas-Kanade和背景差分等算法提取视频中车辆的速度和加速度等数据。按照不同坡度类型,分析停车减速过程中速度变化特征、停车点位置分布规律等运行特性。结果表明：在不同坡度路段,越靠近停止线的车辆其截面初速度越大,离散程度越高;停止线位置处的速度均与停车距离具有较强的正相关性;上坡路段车辆截面初速度、减速率和速度降幅均小于下坡路段;车辆与停止线距离越近,其停车位置点分布越集中;下坡路段车辆停车点位置更分散,分布的区间也较大,停车距离也逐渐增大。本次研究结果可以为山地城市道路交叉口仿真模型参数标定与修正等方面提供理论支撑和数据支持。     

无安定器航弹刚体运动模型研究

无安定器航弹因不具有传统意义上的飞行稳定性,其飞行过程不同于带尾翼的航弹,现有的以稳定飞行为基础的航弹弹道模型已经无法揭示其运动规律。该文以刚体一般运动理论为基础,引入了斜置坐标系和摆动轴坐标系,提出了航弹摆动角速度矢量轴高低角和方位角、斜置姿态角等概念,确定了姿态角与斜置姿态角之间的转换关系,建立了能够准确反映无安定器航弹空中运动特性的刚体运动模型。仿真计算结果表明：利用该模型求解无安定器航弹的弹道问题,克服了使用常规航弹弹道模型出现的“无界”问题,既可以准确地计算无安定器航弹的质心运动轨迹,还可以准确地描述摆动角速度矢量的变化规律,为全面掌握无安定器航弹的弹道特性奠定了基础。