面向任务的无人飞行器自组网OLSR协议

无人飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)自组网的路由研究多以性能指标出发、忽略无人飞行器网络的任务驱动性,与实际需求动态耦合弱、适用性不强。针对该问题基于无人飞行器多任务网络提出了面向任务的无人飞行器联盟组网架构,提出了无人飞行器联盟的任务自适应优化链路状态路由协议(task adaptive optimized link state routing,TA-OLSR)。基于模糊逻辑设计拓扑稳定度计算方法,利用拓扑稳定度实现TA-OLSR控制消息的自适应广播,同时结合稳定度设计新的多点中继选择策略。仿真结果表明,TA-OLSR算法能从宏观面向任务的角度出发,实现不同任务下的良好自适应性,提升数据包投递率,减少冗余信息传播,降低网络开销,有效提高整体网络性能。

基于改进哈里斯鹰算法的无人飞行器路径规划

针对无人飞行器三维路径规划问题,提出一种基于哈里斯鹰优化(Harris hawks optimization,HHO)算法的无人飞行器三维路径规划算法。首先根据路径规划代价指标和无人飞行器自身性能,建立路径规划模型确立代价函数和约束条件。接着针对传统HHO算法的不足,引入非线性能量因子来平衡全局搜索和局部搜索的关系,使算法避免陷入局部最小值;引入混沌映射对HHO算法进行初始化种群并对其进行局部混沌搜索,增强算法种群多样性和搜索能力。最后通过仿真实验证明,改进的哈里斯鹰优化(improvement Harris hawks optimization,IHHO)算法可以有效规划出安全的无人飞行器航线,并且能够跳出局部最小值和具备较优的收敛速度。

无人飞行器自主决策与规划技术综述

面向未来高动态、强对抗、强拒止的作战环境,智能化水平成为制约无人飞行器执行任务能力、环境适应能力和作战效能提升的主要因素。围绕无人飞行器自主决策与规划技术这一难度高、发展快、前景广的研究方向,综述了自主决策与规划技术的主要研究成果以及未来发展方向:首先,结合无人飞行器的发展研究历程与现状,指出了开展自主决策与规划技术研究的必要性;其次,对当前自主决策与规划技术的研究成果进行了总结与分析;最后,对无人飞行器自主决策与规划技术的发展方向进行了展望。

我国无人飞行器在美专利侵权诉讼风险与对策研究

无人飞行器作为一种创新的科技产品,在诸多领域发挥着越来越重要的作用。目前,以大疆为代表的国内创新主体凭借其高品质的产品赢得了全球市场的极大优势。然而,随着国内创新主体深入参与全球竞争,美国作为全球竞争的主要市场,专利侵权纠纷也日渐频发。本文从无人飞行器领域在美专利诉讼量趋势、涉诉专利所属技术分支情况、涉诉主体情况、国内创新主体涉诉情况以及活跃主体等方面进行分析,并结合具体案例剖析目前无人飞行器领域在美专利侵权纠纷的特点,提出了相应的风险应对策略,以期为国内创新主体在“走出去”过程中如何应对在美专利侵权纠纷提供相关启示。

基于MPC-PIO的无人飞行器集群编队重构控制

针对存在各种障碍条件下的战场环境,为实现无人飞行器集群安全避障并进行快速精确打击,集群必须具备自主队形重构的能力。因此,建立了无人飞行器运动模型与领航跟随集群编队控制结构,并提出基于模型预测控制(MPC)框架的无人飞行器集群编队重构控制代价函数、避障代价函数及避碰代价函数,进一步运用鸽群优化(PIO)算法对重构问题进行优化求解。基于数值对比仿真实验结果,所提算法在集群编队跟踪误差和寻优速度方面表现出色。结果表明:所提算法能实现集群自主重构,并提高MPC方法的效率。

面向无人飞行器集群协同的分布式存储技术研究

近年来,随着无人飞行器集群在各个领域的广泛应用,集群上所搭载的算法也越来越复杂,这对数据存储系统提出了更高的要求。现有研究没有考虑无人飞行器集群运行环境的特殊性,无法适应战场上通信间歇弱连接和节点易战损的环境。因此本文基于分布式存储技术设计了一套面向无人飞行器集群协同的分布式存储方案,通过动态自适应存储策略选择存储节点,提升了存储速度和资源的利用效率;同时,本文设计了基于RS码的数据备份与恢复方案,采用客户端与存储节点的交互模式降低了数据备份对于通信资源的占用,并且能够在多节点同时战损时恢复损失数据,提升了数据存储系统的稳定性和可靠性。

微小型无人飞行器电磁屏蔽效能等效测试方法

微小型无人飞行器的屏蔽效能对其抗外部强电磁干扰能力有显著影响。针对微小型飞行器物理空间小、屏蔽效能难以测量的困难,提出一种基于扩比模型的等效获取方法,将原模型等比例扩大n倍得到扩比模型,利用常规屏蔽效能测试方法和测试仪器测量得到扩比模型的屏蔽效能,再根据扩比模型和原模型屏蔽效能的关系得到原模型的屏蔽效能。以巡飞弹和四旋翼无人机两种典型微小型飞行器为例进行了仿真,结果表明原模型在频率f处的屏蔽效能等于扩比模型在频率f_(1)=f/n处的屏蔽效能,验证了该方法的正确性。在此基础上,总结提出了基于扩比模型的等效测试流程,为微小型飞行器屏蔽效能的测试提供了一种可行的测试方法。

面向无人飞行器发射控制的快速SSVEP脑机接口技术研究

提出一种面向无人飞行器发射控制的快速SSVEP脑机接口技术,构建了一套快速SSVEP脑机接口无人飞行器发射控制试验系统。依据无人飞行器发射控制流程,进行了虚拟现实模拟训练场景下视觉刺激界面优化设计;结合工程实际,提出了CCA融合固定阈值法的异步短时窗SSVEP解码方法;根据无人飞行器实际应用情况,提出同步短时窗SSVEP解码优化算法并进行验证。结果表明解码时间不大于1 s时平均解码正确率优于80%,在短窗长条件下有效提高了解码正确率,能够满足无人飞行器发射控制快速、精准、高正确率的要求,检验了脑机接口技术用于无人飞行器发射控制的工程应用可行性。

多源数据融合下无人飞行器最优滑模姿态控制

为解决姿态角速度过大造成的飞行器偏航问题,实现无人飞行器滑模姿态的有效控制,对多源数据融合下的无人飞行器最优滑模姿态控制方法展开研究。计算动态时间弯曲距离,联合数据时空关联度,确定加权参数取值范围,实现飞行器滑模姿态的多源数据融合。求解姿态坐标转换标准,根据力与力矩的求解结果,推导最优控制方程表达式,实现对无人飞行器最优滑模姿态的控制。对比实验结果表明,该方法作用下,姿态角速度波动幅度控制在-10~10 deg/s数值区间之内,较好地解决了飞行器偏航问题,符合有效控制无人飞行器滑模姿态的实际应用需求。

基于景象匹配的无人飞行器定位方法

无人飞行器定位技术是无人飞行器实现战场精确打击和高空侦察的保证,为了研究一种可以替代或者辅助全球定位系统进行无人飞行器定位的方法,减少无人飞行器对全球定位系统导航的依赖,构建了一种基于景象匹配的无人飞行器定位方法,并进行了仿真实验。首先,利用尺度不变特征变换算法提取无人飞行器和卫星图的特征点,并进行特征点匹配,其次,根据匹配成功的特征点位置在无人飞行器前下视场模型中计算无人飞行器飞行位置,并与飞行器预先设定好的飞行轨迹进行比对,判断飞行路径是否正确。通过仿真实验证明了该景象匹配定位方法具有较高的时效性。

无人飞行器技术全国重点实验室2024年度第二批稳定支持基金课题申请指南

无人飞行器技术全国重点实验室于2023年1月正式批复建设。实验室坚持面向国家重大战略需求,建立协同创新与运行机制,围绕无人飞行器设计评估、无人飞行器决策协同、无人飞行器安全对抗、无人飞行器试训演进等四个研究方向开展无人飞行器领域前沿技术全覆盖研究。为进一步加强融合、开放和对外交流力度,实验室特设立开放基金课题。2024年第一批10项稳定支持基金课题评审及立项工作目前已完成。现发布2024年度第二批稳定支持基金课题申请指南,欢迎相关领域人员申报。

基于进化计算的无人飞行器多航迹规划

针对飞行器多航迹规划问题展开研究。在分析多峰值函数优化问题的基础上,提出了一种基于进化计算的飞行器多航迹规划方法。该方法通过使用特定的染色体表示方法和进化算子,可以有效利用各种环境信息,处理各种航迹约束。同时,通过引入聚类算法,将种群中的个体按其空间分布进行聚类,生成若干个不同子种群。在进化过程中,所有个体只在各自的子种群内部进化。当进化结束时,每个子种群将分别生成一条各自的最优航迹,从而为飞行器生成多条不同的可选航迹。仿真结果表明了该方法的有效性。

伴飞诱饵支援条件下无人飞行器协同作战效能研究

针对复杂的威胁环境,介绍了伴飞诱饵在体系作战条件下的应用情况;基于排队论的突防概率模型,研究了伴飞诱饵支援条件下,无人飞行器的协同突防概率和效费比;提出了作战体系作战时效性的概念;建立了火力对抗条件下无人飞行器打击防空导弹防御体系的Lanchester方程,利用所建模型分析了伴飞诱饵对作战时效性的贡献。研究表明,排队论和Lanchester方程用于伴飞诱饵条件下的无人飞行器协同作战效能研究是有效的。

无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法

研制了一种无人飞行器(UAV)巡线系统,利用可见光相机、红外热像仪、紫外成像仪对输电线路、杆塔、绝缘子等输电设备进行综合检测。提出了一种杆塔和导线跟踪算法,在已知UAV当前位置以及巡检线路中杆塔GPS信息的前提下,利用由GPS信息快速计算两点间距离的算法和地理坐标系转换,计算出相机对于杆塔和导线的理想拍摄角度,进一步对云台角度进行自动调节,实现巡线过程中对杆塔和导线的跟踪。同时,文中讨论了该算法对于GPS定位精度的要求,并通过试验证明了该算法的可行性。

基于量子遗传算法的无人飞行器航迹规划

基于量子计算和量子理论,提出了一种基于量子遗传算法的无人机航迹规划方法。该方法利用表征量子叠加态的量子比特对航迹进行编码,引入具有量子特性的量子交叉算子和量子门变异调整策略,对航迹规划中代价函数进行优化,引导并实现航迹的规划选择。仿真试验结果表明,该方法不仅具有良好的种群多样性,而且还可以有效地提高算法的空间搜索和收敛能力。

四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制

针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统,需要研究先进控制策略来达到满意的性能.将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模型不确定性以及外部扰动作用,将原始对象模型转化为积分器形式,然后针对积分器设计广义预测控制器.阶跃响应系数矩阵能被解析地求解出来,可有效地解决广义预测控制计算量大的问题.研究结果表明:所提出的ADRC-GPC控制方法能够对四旋翼无人飞行器姿态系统进行实时控制,可满足控制精度及快速性要求,并能有效地克服系统的外部干扰和多变量耦合作用.自抗扰广义预测控制器能够有效地控制欠驱动非线性多变量系统.

基于自适应蚁群算法的无人飞行器航迹规划

为求解无人飞行器航迹规划问题,提出自适应蚁群算法,区别于标准蚁群算法的全部搜索模式,该算法采用局部搜索模式。首先根据起始节点与目标节点的相对位置关系选择相应的搜索模式,然后计算各个待选节点的转移概率,最后按照轮盘赌规则选择下一个节点。仿真结果表明,自适应蚁群算法具有搜寻节点数少、速度快等优点,在降低了航迹代价的同时,减小了计算时间。此外,自适应蚁群算法可以避免奇异航迹段的出现,从而保证所获的航迹实际可飞,表明所提算法整体性能明显较标准蚁群算法优异。

复杂动态环境下无人飞行器动态避障近似最优轨迹规划

针对复杂动态环境下无人飞行器的动态障碍规避问题,基于合理假设建立了无人飞行器和动态障碍的运动学模型,并综合考虑无人飞行器飞行过程中的终端约束、控制输入约束、安全避障约束等,以能量最少为性能指标构建动态避障问题数学描述。之后,针对终端约束和控制输入约束,依据优化模型预测静态规划算法(OMPSP)生成初始轨迹;针对动态避障问题的不等式约束,引入松弛变量并结合滑模变结构控制方法设计松弛变量动力学,实现对一个、多个或同时多个动态障碍的安全规避;最后,依据有限时间微分动态规划(RHDDP)算法进行轨迹优化,获得满足上述各种约束并能规避动态障碍的近似最优轨迹。

考虑时间约束的无人飞行器航迹规划

在分析时间误差分配的基础上,本文提出了一种考虑时间约束的航迹规划方法。该方法对传统的航迹结构进行了改进,通过速度调整策略和在代价函数中加入时间约束驱使算法找到使到达目标点时间误差尽可能小的航迹。同时,分别研究了起飞时间误差,速度调节能力及飞行速度误差三个因素对到达目标点时间误差的不同影响。

超低空无人飞行器虚拟现实技术实现与仿真

为了远程控制超低空无人飞行器起降和监视其飞行状况,设计了基于虚拟现实技术的导航与控制方法。借助Multigen Creator软件,建立了飞行器的三维仿真模型,由DEM数据生成了地形场景,研究了三维模型的驱动方法。根据飞行器上装载的GPS接收机和其他传感检测设备实时传递的参数对虚拟环境下的飞行器模型及飞行场景进行驱动。同时给出反馈信号,控制飞行器按预定路线和姿态飞行,利用GIS技术,在数字地图上显示飞行轨迹。对飞行器的飞行轨迹和飞行姿态进行实时控制,仿真试验表明,对飞行器的远程导航控制是可行的。