基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器

针对传统的纯数学模型SINS惯性器件模拟器仿真效果不够逼真的问题,本文提出了一种基于已有的真实导航系统飞行记录数据的惯性器件模拟器方法。该方法利用高精度载波相位差分GNSS与中等精度IMU融合的组合导航算法,结合Kalman滤波的部分反馈修正和三次样条拟合方法,生成平滑的轨迹参数,再通过推导SINS反演算法实现了惯性器件的模拟采样仿真,反演算法中充分考虑了姿态圆锥误差和速度划船误差的补偿。通过机载飞行实验数据验证,结果表明所提惯性器件模拟器具有极高的精度性能和良好的频率特性,满足高精度SINS对数据源仿真精度和频率复杂性的要求。

“速度低”告警速度的分析方法研究

为了确定速度告警值,本文对"速度低"告警速度的分析方法进行了研究。通过分析“速度低”告警目前的应用情况,结合飞行力学理论,构建了两种分析方法。

多飞行器集联平台的设计与轨迹线性化几何控制

将多个无人机组合为“集联”飞行平台,能够解决单一无人机通常存在的欠驱动问题,实现六维全向运动,构建飞行操作平台。同时,多飞行器集联平台相比单一飞行器在带载能力、容错能力等方面具有优势。多飞行器集联平台的设计与控制是这一新型平台实现过程中的关键问题。设计了以三架子飞行器在星形连接形式下的集联平台结构,这一集联形式下,集联平台整体具备同时调整六维位置和姿态的能力。对集联平台整体系统进行动力学建模,进而设计了系统整体的控制器。为简化控制,采用奇异摄动理论的思想将整体系统分离为快变子系统和慢变子系统,其中快变子系统对应子飞行器的姿态运动,慢变子系统对应于集联平台的整体运动。由于飞行器的位形空间位于非欧空间,首次运用流形上的轨迹线性化控制设计了慢变子系统的控制器。基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。采用现场总线技术设计了多个子飞行器间的实时、可扩展通信架构。在此基础上,开发研制了多飞行器集联平台的原理样机软硬件系统。通过仿真测试和样机上的实际飞行测试,验证了集联平台设计与控制方法的有效性。这些工作为发展具备六维全向运动、可拓展的多飞行器集联平台奠定了理论和实验基础。