决策学习型蜣螂优化算法的无人机协同路径规划

针对多无人机协同路径规划问题,提出了一种决策学习型蜣螂优化算法(DLDBO)。传统蜣螂优化算法(DBO)种群之间缺乏信息互换,容易陷入局部最优解。因此,利用Pearson相关系数计算个体之间的相似性,通过相似性指标判断并作出决策:若不相似,利用折射反向学习计算得到候选解,在一定程度上提高个体之间影响的同时增强算法跳出局部最优的能力;若相似,利用所提出的链式邻近学习引导蜣螂个体,增加影响个体更新的因素,充分促进个体之间的信息交流。在CEC2017测试套件的29个测试函数上进行了充分的对比实验,结果表明,DLDBO性能明显优于其他六种先进的变体算法。利用DLDBO规划无人机群的飞行路径,最终能够得到较为理想的协同路径并且有效避开威胁,优于其余三种优秀的协同路径规划算法,满足了无人机协同飞行的需求。

高超目标强跟踪CKF自适应交互多模型跟踪算法

高超目标运动状态复杂且具有高机动性,传统的交互多模型(IMM)跟踪精度低、收敛速度慢,基于此,提出了一种基于多重渐消因子的强跟踪容积卡尔曼滤波(CKF)自适应交互多模型(AIMM)跟踪算法。以IMM-CKF算法为基础,通过对CKF算法的结构进行分析,在时间更新和量测更新的协方差矩阵中引入强跟踪算法的渐消因子,在线实时调整滤波增益,减小模型不匹配导致的滤波精度下降;在IMM的模型集中选择Singer模型、“当前”统计模型和Jerk模型,并针对模型扩维导致CKF算法中无法Cholesky分解的问题引入奇异值分解(SVD)算法;对IMM算法中马尔可夫矩阵提出自适应算法,通过模型似然函数值对转移概率进行自适应修正,增强匹配模型所占比例。仿真结果表明:所提算法跟踪收敛速度提高了约37.5%,跟踪精度提高了16.51%。

APU控制参数多策略融合粒子群算法寻优

为使辅助动力单元(APU)在工作点切换过程中的动态性能更优,提出了一种多策略融合粒子群算法优化模糊PID的控制参数。该算法对粒子群算法的常规迭代过程引入概率可调的干扰策略、混沌搜索策略、惯性权重自适应和学习因子线性调节策略,使其更适合优化维度多达187个的模糊PID控制参数。针对该算法中关键的增强全局搜索能力p和增强局部搜索能力pp两个参数的取值进行研究,搭建了APU仿真模型。仿真结果表明:多策略融合粒子群算法优化后的模糊PID控制参数相较于经典PID在转速变化、转矩变化和节气门开度变化的动态性能上均有较大的提升。

基于Bi-LSTM和多头自注意力的空战目标意图识别模型

在实时空战中,准确预测敌方的目标意图对及时调整我方空战战术起到关键作用。然而,现代化的空战数据通常具有时序性、多样性和复杂性等特点。此外,传统算法仅依赖当前时刻的数据做出决策从而导致目标意图识别准确率下降。针对这些问题,本文提出了一种基于双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和多头自注意力(MHSA)的空战目标意图识别模型。首先,对目标状态数据进行预处理生成时序序列特征,然后使用Bi-LSTM神经网络捕捉特征序列中的双向时序关系,有助于模型更好地学习特征序列之间的长期依赖关系;其次,MHSA通过多个独立的自注意力机制将Bi-LSTM提取的特征映射到不同的子空间,从而引导模型学习时序特征不同角度的关联关系。最终通过SoftMax层输出敌方目标意图。试验结果表明,该方法有效提高了目标意图的准确率,对及时灵活调整空战策略具有科学合理的指导意义。

基于DBO优化的球载吊舱自抗扰姿态控制

针对采用扭转器作为执行机构的球载吊舱姿态控制方案,利用步进电机作为动力来源,设计了基于自抗扰控制(ADRC)算法的串级控制器,利用蜣螂优化算法(DBO)对控制器中的关键参数进行了寻优,利用寻优得到的控制器相关参数,对吊舱的姿态控制进行了仿真,并考虑了吊舱在飞行过程中抛砂对控制产生的影响。仿真结果表明,所设计的控制算法能跟踪静态与动态目标,控制精度较优,并具有一定的抗干扰能力,也证明了蜣螂优化算法的有效性。

基于输入扰动观测的全包线变稳控制律设计

变稳机正向全包线范围飞机特性评价发展,其中状态点变化、襟翼/水平安定面对飞行品质的影响都属于未知扰动,经过分析,传统变稳控制律已难以克服此类扰动。为实现现代先进变稳飞机需具备的全包线变稳能力,以短周期特性模拟任务为例,设计输入扰动观测器,对飞机内外部扰动进行了实时估计,并在控制系统中对输入扰动进行补偿。分析表明,上述法可以有效估计并抑制总扰动,可实现优良的短周期模拟性能,具有很强的工程实用性。

大尺寸高精度星模拟器光机结构设计

针对常规星模拟器在高精度光学导航敏感器的标定中无法满足星间角距和高星等的高精度模拟等实际问题,提出1种新型的大口径、长焦距、高精度星模拟器设计方案,并对模拟器、转向反射镜、标准目标源等主要组成部分进行了详细的光机结构设计。根据模拟器透镜组件尺寸大、透镜多的特点,镜筒设计为筒套筒与内套筒统一固定的结构方式;为减少镜面变形,转向平面反射镜采用微应力设计;为实现5～10等星的模拟,标准目标源采用OLED面阵光源经光纤光导并配合高精度星点靶标的结构。通过实际检测,其星间角距精度σ≤1″,可精确模拟5～10等星,满足当前对高精度光学导航敏感器的标定技术指标要求。

基于RTX的航电综合模拟系统应用研究

针对飞行器航电系统实物参与半物理仿真实验结构庞杂,实验困难的问题,提出一种基于RTX实时环境下的飞行器航电综合模拟系统体系结构方案以及工程上可实现的方法。基于该方案和方法研制的模拟系统充分利用计算机软硬件平台,采用虚拟技术,实现了对飞行器航电系统特性的模拟,从而为飞行器航电系统半物理仿真实验提供了良好的仿真验证手段和技术支持。该系统成功应用在某型直升机航电系统半物理仿真实验中,为该型直升机航电系统定型验证提供了实验手段和验证依据。

基于面向对象技术的飞行控制系统仿真框架

在传统的飞行控制系统仿真方法的基础上,提出了一种结合Simulink模型的面向对象飞行控制系统仿真方法。讨论了面向对象软件设计技术在飞行控制系统仿真软件框架设计中的应用。给出了Simulink模型解析器的设计思路以及控制模块的排序算法。使用这种方法,结合Simulink的强大的图形化建模能力,实现了对飞行控制系统的可视化建模和高效率、易维护、可扩展的通用仿真。

甚高精度星敏感器测试用静态星模拟器设计

为了完成甚高精度星敏感器的地面测试任务，设计高精度静态多星模拟器，实现对星点位置的准确模拟。设计的准直光学系统光谱范围为500—900nm，在20℃时，系统焦距为150mm，全视场7．2。内畸变小于0．02％，MTF达到衍射极限。对于-45℃。65℃的工作温度变化，分别使用Zemax和ANSYS软件对模拟器光学系统、机械结构进行消热差和有限元分析。分析结果表明：模拟器的光学系统消热良好，机械结构变形及应变很小，其整体抗离焦性能满足设计要求。对模拟器的精度进行理论计算，用徕卡经纬仪测试指定星图，计算结果显示实测的单星住置误差小于3”，星对角距误差小于5”，均优于对敏感器标定的精度指标要求。

GPS 广域增强系统(WAAS)建模及数字仿真

研究了一种ＷＡＡＳ的实现方案，主控站利用各基准站的观测数据估算ＧＰＳ卫星的三维星历误差、时钟误差的等效距离误差（包括ＳＡ误差）、电离层时滞参数及完好性信息，并将这些误差修正量及完好性信息发送给用户。仿真结果表明，利用这些ＷＡＡＳ校正量后，用户的定位精度可以得到很大的提高，并且定位精度在较大的范围内与用户的位置基本上无关。

均匀分布下系统瞬时可用度理论分析

对单部件可修系统的瞬时可用度在其初期出现的波动现象进行了理论分析,介绍了现今2种可用度研究进展并分析了对瞬时可用度研究的重要性。分别讨论了系统部件的故障时间及修复时间都服从相同和不同均匀分布的情况,通过把可用度的更新方程转化为分段的时滞或常微分方程,运用初值与连续性给出了系统瞬时可用度的解析表达式。提出了判断瞬时可用度波动的方法,即判断是否存在小于稳态可用度的点,并验证了该方法的有效性。得到了无论均匀分布为何种参数组合,瞬时可用度均存在波动性的结论。最终的仿真结果和理论结果相一致。

无人机组合导航系统的自适应滤波研究

无人机组合导航滤波器的设计需要考虑器件和外部环境不稳定带来的影响,同时在飞行过程中也面临着组合导航系统噪声和量测噪声统计特性不确定问题,从而导致滤波精度低,稳定性差,甚至有可能发散,传统常规卡尔曼滤波无法解决上述问题。提出一种根据极大似然准则的自适应卡尔曼滤波算法,利用滤波残差的均值和方差不断对卡尔曼滤波的状态噪声方差阵和测量噪声方差阵进行实时修正,提高滤波器对模型不确定性和噪声变化的适应能力和鲁棒性。仿真表明,所提出的组合导航滤波器能够满足无人机导航任务的要求,并且具有很好的导航精度和稳定性。

飞行模拟机视景系统组成及故障分析

视景系统是飞行模拟机系统的重要组成部分,主要为飞行训练人员提供视觉场景,模拟飞机在不同环境与条件下的视觉效果,模拟真实视景中难以再现的场景。简要介绍CAE模拟机视景系统,并对常见故障进行分析。

变形无人机地面站一体化设计方法

针对具有半双工数据链变形无人机地面操控困难的问题,提出一种Windows平台下供外场使用的便携式变形无人机地面站一体化设计方法。采用虚拟技术、地理信息技术、消息与内存共享机制,实现了变形无人机数据链从物理半双工到虚拟全双工的转换,完成了便携式变形无人机地面站的工程化。经外场试飞验证,该地面站在虚拟全双工模式下数据指令最短发送周期能够达到20ms,其性能已经达到物理全双工系统的指标,为今后研制开发低成本、小型化的无人机一体化地面站提供了技术支撑。

插头锥套式空中加油对接过程中受油机的飞行控制律

采用基于参考观测器的轨迹跟踪控制方法,实现空中加油过程中受油插头与加油锥套的精确对接.根据受油机插头与加油锥套之间的相对位置,由参考轨迹生成模块实时生成受油机的机动轨迹.通过参考观测器实时估算出受油机期望跟踪的状态量与控制量,再采用全状态反馈控制,使受油机的受油插头与加油锥套对接.仿真结果表明系统具有良好的跟踪控制性能.

基于MIMU的行人导航算法研究

行人导航系统(Pedestrian Navigation System,PNS)为实时确定行人当前所在位置的定位导航系统,可记录人的步行轨迹或指引人抵达预设目的地。行人导航算法是由三轴MEMS(微电子机械系统)陀螺、MEMS加速度计构成的MIMU(微型惯性测量单元)和三轴磁阻传感器组合搭建的测量装置,置于行人腰部感受其行走时的运动,首先利用加速度计输出进行步态识别,其次建立步长与步长系数、步速之间的关系,使用最小二乘法标定步长系数的方法,实现了步长计算因人的行走速度、人与人行走方式不同的自适应调节,提高了步长的计算精度,最后融合捷联航向和磁航向计算行进方向,使用航迹递推计算轨迹。经测试,此算法具有较高的定位精度。

软管式自主空中加油受油机控制系统研究

针对软管式空中加油过程中加油锥套受气流扰动影响,受油机受油插头难以与之实现精确对接的问题,提出基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机的飞行控制系统。首先根据DGPS或者视觉传感器测量的加油机与受油机的相对位置,设计了参考轨迹生成模块,实时生成受油机期望的平滑飞行轨迹。然后通过一个输出跟踪观测器在线估算出前馈控制信号和参考状态量。基于估算的状态量设计一个全状态反馈控制器。最终实现对参考状态的精确跟踪,保证受油插头与加油锥套的精确对接和位置保持。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,控制器能实现精确的双机空中加油设备跟踪对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。

基于ADEMO/D-ENS算法的表决冗余系统多目标可靠度优化与分配

为了解决具有表决冗余结构的系统可靠度多目标优化与分配问题,提出了一种新颖的算法——基于解耦的邻域种群集多目标自适应差分进化算法(ADEMO/D-ENS),该算法将变邻域解耦算法和PM自适应差分进化算法相结合,不仅克服了经典差分进化算法存在的缺陷,同时解决了解耦算法邻域种群选择的问题,并将该算法和NSGA-2算法进行了仿真对比。最后,将ADEMO/D-ENS算法用于某系统可靠度和成本的多目标优化,确定了系统可靠度和成本的Pareto前沿,并给出了决策者感兴趣的组件可靠度和冗余度数据。

视觉定位相机标定模拟器目标靶结构优化设计

静态目标模拟器专用于飞行器视觉空间定位相机的标定,在模拟环境中为相机提供准确的模拟目标,而目标靶作为目标模拟器的核心组件其精度决定了相机的标定水平。构建目标靶标定环境下的理论模型,通过对目标靶Z向变形量h与两点位置精度?δ'ij的几何关系推导,确定了满足相机标定精度的h值。以计算结果为目标参数,应用Ansys软件对目标靶进行结构优化,并给出了最优结果,最后采用优化参数再建模得到了目标靶标定条件下h=5.5μm小于理论值14μm,验证了对目标靶结构优化的正确性。