复杂环境下基于A*算法的无人机路径再规划

针对实际战场环境中规避突然出现的危险/威胁区域或任务变更时的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)路径动态再规划问题,为了适应复杂动态环境下危险/威胁区域需建模为圆形、凹/凸多边形以及可能存在相邻危险/威胁区域的间距较小甚至重叠的情形,对基于A*算法的线段求交无人机路径规划方法进行改进以适应圆形、凹/凸多边形危险/威胁区域同时存在的情形,提出了子节点安全性检测策略,采用基于A*算法的两步寻优路径搜索策略,进行UAV路径动态规划。仿真结果表明,采用本文提出的改进方法可实现上述复杂环境下的无人机路径动态再规划。

基于人机合作策略下SAS算法的多无人机路径再规划

针对复杂多变的战场环境中多无人机路径再规划,给出了一种人机合作策略下的改进稀疏A*算法。提出在局部路径再规划动态窗口内人工干预给出必经子目标点,再通过SAS算法自动规划出路径的人机交互策略;采用路径再规划约束条件对生成的路径节点进行了合并处理。仿真实验表明,上述改进的SAS算法,有效约束了SAS算法可行解空间,降低了算法的计算量,并且减少了生成路径点的个数,缩短了数据传输时间,获得了多无人机规避突发威胁/危险、避碰的令人主观满意的再规划路径。

基于智能Agent的小型无人机自主飞行任务管理器的设计

自主飞行是先进无人机的重要特征。基于智能A gent技术,采用分层的混合型A gent结构,进行了小型无人机自主飞行任务管理器的设计与实现。该设计方案在吸收各领域专家及操纵手的专门知识和丰富经验的基础上,建立了一套基于认知型A gent结构的顶层自主任务管理推理机制和策略,以及基于反应型A gent结构的任务规划执行底层的规则集。对基于该任务管理器的全自主飞行、半自主飞行模式进行了几十架次的飞行试验验证。试验结果充分表明了其推理机制和策略的有效性以及对应急事件响应的快速性。

小型无人机航位推算定位算法研究与误差分析

对空中航位推算(DR)算法做了深入研究,提出了适用于小型无人机(UAV)的风速估计策略;将算法中各元素的误差对推算定位精度的影响进行了理论分析与数值计算;该研究结果应用于某小型UAV的航位推算/GPS组合导航系统的设计与实现中;飞行试验表明,通过提高对DR误差影响较大的元素的测量精度和风速的估计精度,有效提高了DR推算精度,与以往其他小型UAVs相比,在断开GPS对DR的修正后,DR精度保持在一定范围的持续时间显著延长。

小型无人机掠海飞行高度滤波系统优化设计

针对掠海飞行小型无人机高度控制精度要求,设计了以无线电高度表和垂直加速度计为测高设备的三阶组合测高滤波系统。基于对某小型无人机实际飞行数据以及海浪谱的分析,建立了垂直加速度计和无线电高度表误差模型,推导出该组合测高系统输出高度信号的均方误差关于反馈增益的函数,并采用遗传算法优化得到该函数的极小值和系统的最优反馈增益。仿真结果表明,该三阶组合测高滤波系统可有效滤除海浪噪声,且采用遗传算法优化得到的反馈增益,其滤波效果优于传统上采用等根法得到的反馈增益。

通信拓扑变化条件下多无人机同时到达控制策略

针对战场环境中无人机多机成员通信链路局部时断时续情形,并基于一致性算法有向生成树最弱通信连通条件,设计了无人机多机通信拓扑包含有向生成树/子树的判别策略、以及重新包含有向生成树的通信链路最小变更方案的获取策略;研究选取预计到达时间(ETA)为协调变量,基于一致性算法控制无人机成员或其成员子集实现同时到达;提出设置虚拟子目标点的一致性控制策略,实现多无人机空中聚集飞行和同时到达,以提高作战生存力,并且避免多无人机飞行间距超出相互通信作用范围;通过仿真与分析,验证了上述策略的有效性。

图像边缘信息的谱分析及其在变换编码中的应用

本文对边缘信息的ＤＣＴ频谱特征做了分析。通过理论推导及事例分析证得含平直单边缘图像子块，其ＤＣＴ变换系数能量并不总是集中分布在与其空间边缘走向垂直的方向上。将研究结果应用于变换编码的分类环节，提出一种按边缘信息的频谱特性分类的方法，实验结果表明了该方法的有效性。

无人机飞行数据的可视化技术

在分析无人机领域飞行数据特征的基础上，设计了与数据相对应的可视化图形元，完成了基于ＰＣ机低成本硬件系统的飞行数据的可视化。在软件设计过程中，使用前后台编程技术，解决了地图航迹视图显示调图过程中出现的冻结问题；采用色彩优化算法，实现了彩色地图的伪彩色逼真显示。该系统经过实际飞行的验证。

自主飞行无人机任务规划的动态智能管理与执行策略

高度自主性是先进无人机的重要特征。文中对自主飞行无人机任务规划的执行与动态监督管理技术进行了深入研究。面对实际飞行中可能遇到的潜在的各种复杂意外变化,提出采用分层的方法在不同抽象层去解决动态管理的问题;并且采用了专家系统中的产生式系统技术将各领域专家及操纵手的专门知识引入到任务规划的动态管理软件设计中,建立了相应的专家知识规则集,使无人机具有了初步的"智能"。几十架次的实际验证飞行试验表明,与以往型号相比,无人机自主飞行能力显著增强。

无人机自主飞行任务管理器规则集的Petri网建模与验证

针对规模与复杂度日益增大的自主飞行无人机任务管理器策略规则集,提出采用将"颜色"表达为质数形式的改进的有色Petri网方法对规则集进行建模研究,并依据改进的有色Petri网模型运行过程中各库所内托肯数值的特征设计了规则集存在问题的判定准则。采用该方法对某无人机自主飞行任务管理器规则集进行了建模与验证,结果表明了该验证方法的有效性。

基于智能Agent的无人机发动机的自主控制策略

利用智能Agent技术对自主飞行无人机发动机的控制进行研究。给出发动机控制Agent的分层结构。利用发动机领域专家的相关知识,提出了适用于小型无人机发动机自主控制的策略和协调算法。基于智能Agent技术的发动机实时控制系统能满足飞机爬升、巡航、待机、下滑俯冲等不同自主飞行阶段对动力系统的要求。针对飞行中动力及其它相关系统可能出现的异常状态,设计了相应的应急控制策略;并对发动机的正常工况实现了优化控制。通过十几架次小型无人机自主飞行试验表明该发动机自主控制策略的有效性。

一种自主飞行无人机搜索目标的导航控制策略

对无人机搜索跟踪目标的导航控制策略进行了研究,针对任务设备输出的目标测角误差对目标位置估算精度的影响,进行了理论分析与数值计算;提出了引导飞机飞行的沿预定搜索航线模式,以及沿相对目标侧向偏离减小的水平机动模式自主选择与切换的导航控制策略,并进行了具体算法设计与实际飞行试验验证。试验结果验证了该导航控制策略的有效性,解决了在引导飞机单纯按预定搜索航线飞行时,由于任务设备偏离目标引起的大测角误差所造成对目标位置估算精度降低的问题。

基于“即插即用”技术的无人机机载卫星导航设备的自动识别

针对某型无人机使用的几种卫星导航设备,导航系统硬件设计采用通用一致接口,软件设计了自动识别功能,实现对不同接收机的"即插即用"。改变了以往机载导航系统软件版本随外接接收机类型的不同而不断换版的现象。满足了无人机系统在不同试验阶段对不同性能、不同成本的卫星导航设备配置的需求。并对其在系统长期静态、动态试验中出现的问题提出了有效的解决措施。

基于pSOSystem的无人机地面测控站实时数据处理软件设计与实现

论述了某型无人机地面测控站实时处理软件的设计方案。通过采用 pSOSystem 嵌入式实时操作系统灵活的任务调度、接口通信、网络数据广播等功能,简化了软件设计,满足了实时数据处理与通信、正确网络传输等的设计要求。同时该软件完成的 GPS 数字引导功能提高了地面伺服天线的跟踪性能。实际飞行试验验证了该软件的实时性和有效性。

基于参考点法的无人机跟踪目标导引策略设计

基于传统参考点导引方法standoff模式进行目标跟踪,当无人机相对目标速度方向与无人机在圆形期望航迹上对应点的切线方向夹角接近90°,且接近期望航迹时,存在无人机收敛到圆形期望航迹上效率不高的问题。根据线性化参考点法跟踪圆形期望航迹的小角度假设,设计了基于参考点法的无人机standoff跟踪固定/移动目标机动飞行进入导引策略。仿真验证了该策略的有效性,使无人机能快速收敛到跟踪目标的圆形期望航迹上。

基于加权模糊Petri网的无人机自主任务推理决策研究

围绕无人机搜索/攻击自主任务推理决策典型想定,针对无人机自主任务推理决策规则中存在的不同输入命题对结论的贡献和影响不同,对加权模糊Petri网(weighted fuzzy petri nets,WFPN)形式化推理算法进行了深入研究;设计了双机自主搜索/攻击任务推理决策规则集;为进一步适应上述想定下规则集中存在的多条规则的输出命题是相同的情形,对WFPN形式化推理算法进行了改进;应用分层的策略,采用改进的WFPN形式化推理算法和上述设计的规则集,仿真验证了双机搜索/攻击自主任务推理结果的合理性,并降低了推算过程中矩阵的维数。

图像边缘的DCT频谱特征分析

以理论推证和事例分析相结合，对图像边缘的ＤＣＴ谱特征进行了深入分析．证明了含平直单边缘图像子块，其ＤＣＴ变换系数能量并不总是集中分布在与其空间边缘走向垂直的方向上。

基于分布式网络结构的无人机地面控制站设计

针对现有集中式体系结构地面控制站存在可靠性低、功能单一等问题,利用计算机网络技术灵活的网络拓扑结构、并发性、资源共享和功能易于扩展的特性,提出了以冗余双星型网拓扑结构为体系结构的地面控制站设计思路,给出了系统组成方案以及软件设计方法,飞行试验表明系统具有双冗余、高可靠性、功能扩展性强等特点。

无人机应用GPS定位导航的升空试验分析

通过以电影经纬仪跟踪测量的无人机载ＧＰＳ动态试验及已知地面控制站精确位置坐标的地面ＧＰＳ静态试验，对ＧＰＳ及位置差分ＧＰＳ动态定位特性，定位误差分布进行了统计分析，并对ＧＰＳ定位误差的平稳性问题即定位误差短时漂移范围做了考察，获得了飞行试验数据及分析统计结果。这些结果为ＧＰＳ对与无人机定位与导航控制，在ＧＰＳ在组合导航中进行导航修正的算法设计及工程实现奠定了基础。