参考道路交叉点的飞行器视觉辅助导航

为取消因参考固定目标而造成的导航距离限制,提出了以道路交叉点为参考地物的飞行器视觉辅助导航方案.基于条带检测算法提取图像中的道路交叉点.图像道路交叉点和地图道路交叉点间的匹配计算中引入交叉点属性约束以缩小搜索空间.利用惯性导航系统的方位、高度输出快速剔除错误匹配,减小了匹配过程计算量.用黄金标准算法估计投影矩阵或单应矩阵,并计算飞行器导航参数.仿真实验验证了方案的有效性.

面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态三维表示模型

针对飞行器可视导航中复杂空地环境时空要素统一、精准和高效表示的难题,提出面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态三维表示的GIS数据模型和相应的时空数据存储结构,并用UML图进行描述。该模型综合考虑了复杂空地环境要素多维、动态、边界模糊等特点,刻画多维动态时空数据在空间、时间、尺度和语义4个方面的特征及其相互关系,有利于复杂机场环境时空数据的综合分析,支撑飞行路径的动态优化选择。以某机场空地环境的模拟数据为例,仿真验证该模型的实用性与有效性。

基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航研究

针对航天器自主导航方法不适合高超声速临近空间飞行器的问题,研究了基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航方案.论述了基于非开普勒轨道的自主天文导航机理,通过对高超声速临近空间飞行器受力分析,建立了动力学方程;利用矢量倒数法则推导出空间运动方程;设计了基于非开普勒轨道的状态模型和基于星光折射间接敏感地平的观测模型,采用卡尔曼滤波进行了仿真验证.仿真结果表明,基于非开普勒轨道的高超声速临近空间飞行器自主天文导航可达到较高的位置和速度精度.

Bayesian分类方法在微小型飞行器视觉导航中的应用

在微小型飞行器的视觉导航中,图像分割的基本工作是将天地两部分分割开。这是形成整个视觉导航系统闭环控制的基础。而欲实现天地分割,则以特征线的提取为前提。本文分别从自底向上和自顶向下两种思路出发,利用广义Hough变换和基于多尺度最小方差的方法,进行了全局特征线的提取。然后,采用Bayesian分类的方法,实现了对微小型飞行器视觉导航至关重要的天地分割。通过具有典型意义的仿真实验,比较了两种方法所获得的结果,揭示了两种方法应用于微小型飞行器视觉导航的优点和缺点。

基于案例驱动的航空航天专业课程思政实践教学研究——以“飞行器导航原理”为例

“飞行器导航原理”是航空航天相关专业本科生培养的一门重要专业课程,其教学过程不仅需要向学生传授导航基础理论,而且必须关注学生科研实践及创新能力的培育,对学生思想意识和价值追求等进行潜移默化的影响。采用案例驱动的实践教学方式对原有教学模式进行改进,在基础理论知识教学的基础上,强调进一步增强课程实践环节、健全思政元素与专业知识的融合,使学生主动投入“飞行器导航原理”课程学以致用的实践创新中,从而提升专业课程学习效果,激发学生对社会主义核心价值观的自主认同感,为学生顺利进入下一阶段的学习工作和科学研究奠定坚实基础。

基于OBE教育理念的飞行器导航与控制课程教学改革

针对士官学员的培养目标、岗位指向和需求,以飞行器导航与控制课程为依托,通过分析传统目标导向下课程的教学现状,探讨基于OBE教育理念的教学改革措施,从教学目标、教学内容、教学方法、教员队伍建设、学习效果评价等方面对课程教学改革进行研究和实践,以期能够提高士官学员的综合素质。

高超声速飞行器的动态滑模飞行控制器设计

基于高超声速航空飞行器的纵向动力学,提出了一种基于动态滑模原理的飞行控制器。在将模型进行输入/输出线性化的基础上,构造辅助的滑模变量,求取了滑模控制量,实现了动态滑模控制的两阶段收敛。证明了传统滑模面以及辅助滑模面有限时间内的收敛特性,并给出了控制器参数所满足的条件。该方法对不连续的控制量输出加以积分作用,有效地降低了普通滑模控制器的抖振现象。在33 528 m高度和马赫数15的平稳巡航条件下的仿真研究表明:与普通滑模控制器相比,动态滑模有效降低了抖振,并且对参数不确定模型具有更好的鲁棒性。

基于四元数粒子滤波的飞行器姿态估计算法研究

针对飞行器非线性姿态确定问题,提出了一种四元数粒子滤波算法。将状态向量分为线性部分和非线性部分分别进行处理,降低了粒子滤波的运算量。针对四元数加权求和规范化问题,通过构造拉格朗日代价函数的方法将四元数加权和问题转化为代价函数取极值时的四元数向量求解问题;并通过求取四元数误差方差矩阵对角线元素平方根的方法保证扰动四元数的规范化;利用乘性误差四元数表示四元数估计点与采样点之间的距离,求取四元数的协方差矩阵解决了旋转矢量方差计算问题。仿真实验表明,与传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)算法相比,该算法估计精度更高,稳定性更好。

基于遗传算法的飞行器追踪拦截模糊导引律优化设计

针对飞行器的追踪拦截问题,研究了基于遗传算法的模糊导引律。导引律的设计以模糊逻辑控制理论为基础,以追踪拦截过程中的接近速度和视线角速度为输入变量、追踪器控制指令为输出变量,在合理给出追踪拦截适应度函数后,采用遗传算法对各变量的模糊分区、隶属度函数参数和模糊推理规则进行了优化。并与一般模糊导引律以及工程中广泛应用的比例导引律进行了性能对比。仿真结果表明:所设计的导引律对目标的追踪性能更优。

目标飞行器反拦截协同制导策略

为了提高目标飞行器的突防能力,基于视线(LOS)指令制导原理设计了一种协同制导策略。在建立目标飞行器、防御弹以及攻击弹相对运动模型的基础上,证明了LOS制导的可行性,得到了防御弹和攻击弹的加速度关系,并给出了防御弹的LOS指令制导算法;然后,将目标飞行器和防御弹作为一个协同体,为目标飞行器突防进行逆比例制导设计。该协同制导策略不仅用于目标飞行器规避攻击弹拦截,且使得防御弹在不具有速度和加速度优势的条件下也能成功拦截攻击弹。仿真结果表明:所设计的协同制导策略使防御弹具有较高的制导精度,有效提高了目标飞行器的突防概率,为实际工程应用提供了参考。

旋转矢量在高动态全姿态飞行器运动方程中的应用

基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同时,相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此,针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器,建立了基于准弹体系的旋转矢量法,提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。

飞行器姿态参数的光学测量方法及其精度的蒙特卡罗模拟

提出了一种基于光学测量的屏幕光斑成像法的数学模型,用于测量飞行器目标三维姿态参数。首先,用激光跟踪仪对实验场地内的多方位高速摄像机和固定屏幕进行全局标定,并建立各坐标系间的转换关系,然后,通过安装在飞行器表面的激光器合作目标向屏幕上投射激光光斑,利用高速相机拍摄屏幕上随飞行器姿态变化而变化的光斑位置,并对得到的光斑序列图像进行分析以确定飞行器的姿态。通过蒙特卡罗模拟仿真,本文分析了该方法的误差因素并对其精度进行了评估。仿真数据表明,各姿态参数的测量误差基本服从正态分布,在一定转动范围内,其误差值不超过3′。

无人飞行器海上航迹规划差分进化算法研究

为研究海洋环境下的无人飞行器(UAV)航迹规划问题,提出了一种基于差分进化算法(DE)的航迹规划方法。该方法通过对规划环境进行预处理将岛屿处理成地形威胁区,使问题简化为二维平面规划。采用实数编码方式对航迹进行编码,建立了航迹代价函数的数学模型,从航迹质量、算法稳定性和收敛速度3个方面比较了DE与遗传算法(GA)和粒子群优化算法(PSO)的性能。仿真实验结果表明,所提方法能在复杂的海洋环境下为飞行器规划出一条安全的可飞航迹。

基于GIS的飞行器定位中的匹配方法

介绍了基于GIS的飞行器定位系统的基本原理,研究了一种数字影像与GIS矢量数据的匹配方法.该方法采用局部最优与整体匹配相结合的匹配策略,利用数字影像上提取的线特征作为匹配的共轭实体,以线特征的角度、线特征的长度、相交线特征之间的夹角等作为匹配的匹配实体,通过计算匹配实体间的相似性测度实现共轭实体间的精确匹配.

基于比例分配的过驱动碟形飞行器滑模控制

为了避免一些执行机构提前出现饱和,针对具有位置约束的过驱动碟形飞行器,按照执行机构的约束范围,提出了一种比例分配策略.基于该策略,可以使双输入系统简化成单输入系统,并避免有执行机构提前出现饱和.考虑执行机构具有一阶动态特性和系统气动参数的不确定性,设计了滑模控制律.通过比例分配和伪逆分配的比较,得出了一种确定伪逆分配权矩阵的方法.仿真结果表明了该方法的正确性和有效性.

飞行器轨迹优化的造型降维方法

提出一种基于Bezier曲线造型的降维轨迹优化方法,用于提高轨迹优化的精度。该方法利用Bezier曲线优良的形状刻画能力描述最优轨迹,将优化问题的边界条件化为Bezier曲线的造型参数约束,从而使原问题表示为较低维含造型参数的优化问题,减少了计算量。轨迹造型法可有效协调飞行器动力学模型中不同时间尺度变量动态特性差异对非线性规划求解条件数的不利影响,更易于得到光滑最优解。按照常规高斯伪普法和网格自适应伪谱法分别对一种轨迹优化的原问题和造型降维问题进行了仿真验证,证明了所提出方法的可靠性。

基于GPS的四旋翼飞行器研究设计

自主导航四旋翼飞行器有对特定地区进行日常环境监测等用途。设计并实现了一种基于GPS的四旋翼飞行器导航系统,采用Freescale公司的Kinetis K60单片机作为核心控制模块,能接收计算出所需要的GPS定位信息,与给定的定位坐标比较进行简易地自主导航,在LCD显示屏上模拟和显示。

高超声速飞行器的反步滑模神经网络控制系统

针对高超声速飞行器一体化气动布局导致弹性机体与推进系统间的强耦合性,以及跨大空域及高速飞行过程中导致气动特性存在强非线性、不确定性和明显的时变特性,提出一种基于小脑神经网络的高超声速飞行器反步滑模控制策略。首先建立高超声速飞行器纵向非线性数学模型,并采用输入-输出反馈线性化方法,解除多变量之间的耦合关系;然后设计基于反步法的滑模变结构控制器解决系统非匹配不确定性难题;同时为弥补反步滑模控制器鲁棒性不足缺点,利用自回归小脑神经网络(RCMAC)的在线非线性逼近、自学习能力和相应控制结构,设计基于RCMAC的反步滑模控制器。仿真试验结果表明,该方法下高超声速飞行器纵向的高度控制精度可达到0.5 m,速度控制精度为0.1 m/s,可以保证闭环系统全局稳定,且拥有良好的跟踪性能和鲁棒性能。

Garmin iQue 3600a飞行导航PDA

1099美元（约合人民币9000元） 你的私人飞机装有GPS导航系统？换新的吧--Garmin公司的iQue 3600a适于航空飞行器导航，其最大的特点就是设置了一个智能操纵按键，它可以提示用户附近有何风景点，因此颇受旅游爱好者的青睐。同时，它还可以警告飞行员附近有何障碍物。

编队飞行卫星相对姿态变结构分布式协同控制

以编队卫星激光通信为背景,在已知主从星之间的相对位置和姿态的情况下,提出了一种卫星编队完全分布式协同控制策略,设计了一种分布式相对姿态变结构协同控制律,并利用Lyapunov稳定性原理证明了该控制律能够保证编队的全局渐进稳定。仿真结果表明,在编队卫星受到各种干扰力矩影响时,该方法能够有效提高编队卫星相对姿态控制精度,从而实现编队卫星之间的姿态协同,证明了所设计控制器的有效性。