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。

基于Xscale与FPGA的微小型飞行器控制系统的硬件设计

以微小型飞行器为控制对象,设计了一种基于Xscale+FPGA的双芯片微小型数字控制系统.该系统用基于Xscale架构的微处理器处理导航算法和控制算法,用FPGA处理外部信号核心.选择嵌入式Linux作为软件平台,完成了Bootloader设计、嵌入式Linux的裁减和主要器件FPGA的驱动设计.针对FPGA所需处理的信号,设计了用于A/D采样的硬件电路,采用硬件描述语言对电路模块进行了软件设计.实验测试结果表明,该系统具有较高的集成度和较好的实时性.

基于修正EKF的微小型飞行器姿态估计

分析了常用飞行姿态估计方法在微小型飞行器上应用的局限性，针对基于微机电系统（MEMS）惯性器件的姿态测量方案，构建了以MEMS陀螺仪姿态矩阵解算为状态更新、以MEMS加速度计重力矢量解算为观测更新的扩展卡尔曼滤波器（EKF），推导了相应的卡尔曼滤波方程。为了提高该滤波器抵抗机动加速度干扰的能力，设计了基于M估计的新息修正方法，该方法能有效地抑制载体阶跃加（减）速对姿态估计的影响。最后通过仿真和样机试验对上述算法进行了验证。

微小型四旋翼飞行器的研究现状与关键技术

微小型化是世界无人机发展的重要方向之一。对一种新颖的微小型四旋翼无人飞行器进行了介绍,综合了微小型四旋翼飞行器的概念和特性,然后主要从机构设计和飞行控制两方面介绍了世界微小型四旋翼飞行器的发展现状,详细叙述了小型四旋翼飞行器的发展技术路线。在此基础之上,进一步分析了相关的关键技术问题,并对未来发展、应用前景作了展望。最后介绍了某微小型四旋翼飞行器研究进展情况。

微小型飞行器航向系统设计

从实用的角度出发,给出了微小型飞行器的航向系统(包括航向测量和航向控制)体系结构.设计了地磁航向、捷联航向、GPS航向等3种常用的航向测量手段在微小型系统中的实现方案,分析了其各自的优、缺点,提出了一种实用的、基于数据融合的航向获取方法.在航向测量的基础上,又设计了针对微小型飞行器的航向控制方案,并应用于某小型固定翼飞行器的飞行控制系统中.进行了自主飞行试验,取得了预期的试验效果.

微小型飞行器航空图像拼接算法

针对微小型飞行器所拍摄图像的特点,提出了一种稳健的航空图像拼接算法。此算法首先使用相位相关法估计平移参数并初步确定重叠区域,在重叠区域采用Harris角点检测算法进行特征点提取得到初步的伪匹配集合,并运用稳健的RANSAC算法将伪匹配点集合划分为内点和外点。在内点域内运用透视变换模型精确地估计出图像间的点变换关系。最后采用双线性插值对交接处进行颜色过渡。实验结果表明,该拼接结果比较理想。

基于神经网络动态逆的微小型飞行器半实物仿真

针对微小型飞行器易受外界干扰,难于控制的特点,在经典PID控制的基础上,引入神经网络动态逆方法,设计复合控制律。基于Matlab建立微小型飞行器的Simulink仿真模型。控制器、舵偏角传感器等物理实物通过RS232串口连接,搭建半实物仿真环境。仿真结果表明,该方案能有效地控制微小型飞行器按照预定航线,以稳定的姿态飞行,具有较强的鲁棒性。

一种基于图像信息的微小型飞行器姿态测量方法

提出了一种基于图像信息的微小型飞行器姿态测量方法。该方法综合运用Laplacian-Gauss边缘检测、OTSU算法以及Hough变换等数字图像处理技术,从机载摄像机图像中识别出地平线或者海天线。根据得到的直线信息可以迅速地测量出飞行器的滚转角与俯仰角。实验表明,该方法可以有效地识别出复杂背景中的地平线和海天线,计算得到的滚转角与俯仰角精度满足飞行器的姿态控制要求。

适于微小型飞行器平台的稳像算法

为解决微小型飞行器由于机械振动、气流扰动等原因引起的图像高频抖动,设计了一种适用于该平台的稳像算法。采用基于生物视觉的匹配方法估计帧间运动矢量,建立了图像参数传递的数学模型;结合微小型飞行器的运动特点,提出了带约束的交互式多模型卡尔曼滤波方法(CIMMKF),针对绝对帧位移曲线和旋转角度滤波,引入硬约束条件减小模型不准确性产生的误差,再通过软约束平滑硬约束带来的局部跳变求得图像合适的校正量。最后,给出了一种新颖的微小型飞行器平台稳像算法性能的评估方法。实验结果表明,该稳像算法能够适应飞行器多种状态的交替改变,有效减小滤波延迟,去除高频抖动,保留主动运动,使稳定后图像质量满足观察要求,具有图像信息保留程度高、速度快的特点,尤其适用于微小型飞行器实时视频稳定。

微小型飞行器多传感器融合容积姿态估计

针对微机电系统(MEMs)陀螺仪精度低、噪声大且误差随时间累积的问题,扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化误差的问题和无迹卡尔曼滤波(UKF)时间耗费大的问题,提出了一种欧拉角容积卡尔曼滤波(CKF)姿态估计方法。建立了欧拉角姿态运动学模型,以姿态角为状态量、加速度计和磁强计输出解算得到的姿态角为观测量,采用容积数值积分理论来计算非线性函数的均值与方差,实现了多传感器辅助的微小型飞行器(MAVs)CKF姿态估计方法。仿真结果表明:估计精度方面,CKF与UKF相当,优于EKF;滤波稳定性方面,CKF与UKF相当,显著优于EKF;时间耗费方面,CKF优于UKF。

双轴加速度传感器在微小型飞行器姿态测量中的应用研究

对带有侦查载荷的微小型飞行器的姿态测量方法与原理进行了论述,提出了利用双轴加速度传感器进行姿态测量的方案,重点阐述了姿态测量原理和数据采集系统的软硬件设计,并设计了半实物仿真系统。通过实验论证,该方案有效可行。

基于图像信息的微小型飞行器飞行测高方法

微小型飞行器飞行高度的实时测量是实现其自主飞行的关键技术之一。为了准确快速地获取微小型飞行器的飞行高度参数,提出了一种新的稳健的利用图像信息获取微小型飞行器飞行高度的方法。此算法首先使用光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式,综合运用Harris角点检测算法和区域灰度算法得到图像间的匹配角点,并使用分割区域法得到图像之间的关键点。最后通过计算关键点在图像中的位移情况,计算出飞行器当前的高度值。飞行实验表明,这种测量算法可以实时获得飞行器的高度,精度满足飞行器平稳飞行的需要。

基于Arduino平台的微小型四轴飞行器设计与飞行控制系统实现

文章以Arduino单片机为平台设计制作了一款微小型四轴飞行器,以ATMega328P单片机为主控芯片,通过MPU6050三轴数字陀螺仪进行飞行姿态测量,同时还研究了易于调试和移植的微小型四轴飞行器特性平稳姿态控制算法,具有一定的参考价值。

非协同方式多微小型飞行器区域覆盖多目标的弹道建模与设计

为提高微小型飞行器(MAV)群对作战目标侦察攻击的适应能力,建立多MAV非协同方式区域覆盖多目标问题模型。应用云模型模拟MAV的起飞点坐标值,应用蒙特卡洛方法模拟起飞方向角度值,建立与问题模型相关的目标区域模型、MAV探测模型、起飞点模型、初始飞行方向模型和弹道模型。为提高优化设计效率,在对期望覆盖率指标进行了稳定性分析的基础上,确定计算期望覆盖率的最小模拟次数。应用多目标遗传算法对建立的多目标问题模型进行了求解,得到了非协同方式条件下多MAV区域覆盖的弹道设计方案。从MAV的探测半径与目标区域半径的比例关系出发,对这些方案适于解决的问题进行了分析。该弹道降低了MAV控制难度,兼顾了覆盖率、MAV数量和航程3个目标。

微小型球形飞行器飞行控制系统设计

根据微小型球形飞行器的结构特点和工作原理,设计了一套基于ARM Cortex-M3 STM32F103RBT6微控制器的飞行控制系统,进行了主要模块的功能设计与性能分析,给出了研究结论与选型依据,还设计并完成了姿态传感器两轴转台实验和飞行器室内飞行试验;测试结果表明,该控制系统的姿态传感器姿态测量精度高,能够为飞行控制提供姿态参考信息;飞行器能够圆满实现空中悬停、低空机动等飞行动作,且空中飞行姿态稳定、实时、可靠;该飞行控制系统功能可靠、性能稳定,能够较好地满足微小型球形飞行器的飞行控制要求,具有一定的实用性与扩展性。

微小型飞行器的语音控制系统研究

微小型飞行器成为日益受欢迎的娱乐设备和航拍设备,目前飞行器的操控方式是采用手动遥控模式。手动操作技术要求较高,影响了娱乐性和体验感,对此提出了基于语音识别技术和无线电技术实现对微小型飞行器的远距离控制。对手动遥控飞机的操作装置实施改装,利用语音技术提高操作杆,实现了飞机的启停、上升、下降等基本功能。微小型飞行器日益成为当今人们娱乐和航拍设备。但飞行器的操作方式主要是手动遥控.

微小型飞行器中的数据采集与控制系统

为探索微型飞行器的飞行控制规律 ,基于脉宽调制信号设计了一种专用的微型机载数据采集和输出控制系统。在微小尺寸和低功耗的前提下充分利用有限的硬件资源实现了对微型飞行器的多路飞行数据的实时采集和存储 ,同时按照要求对微小型飞行器进行了飞行控制。通过飞行试验 。

一种微小型无人飞行器系统的建模与仿真

建立了微小型无人飞行器的数学模型,并利用小扰动原理对此非线性强耦合系统进行了线性化处理,由于传统的PID控制是建立在线性化模型的基础上的,无人机的飞行有各种不确定性,这便需要一种鲁棒性强的控制算法。采用了H2/Hinf控制算法,得到了较好的仿真结果,验证了这种算法在无人机中应用的优越性。

微小型飞行器发展现状及关键技术浅析

本文首先介绍了微小型飞行器的分类,并从三个角度介绍微小型飞行器国外发展现状及趋势;随后对低雷诺数空气动力学、动力装置与能源、抗干扰稳定与群组协同等7项关键技术进行提炼与浅析;最后总结了微小型飞行器与相关技术的促进关系,展望了未来微小型飞行器多样化、仿生化、集群化、智能化的发展方向及其应用。

微小型飞行器目标自主追踪方法研究

针对微小型飞行器自主独立完成对运动目标实时动态追踪的问题,本文提出一种新型目标自主追踪方法。该方法基于欧拉法的改进方法预测—校正法预测运动目标实时运动状态和位置,而后采用比例导引和速度追踪的联合方法实现快速接近追踪目标、精确调整运动状态及稳定跟踪目标3个步骤,完成运动目标的自主实时追踪。将其应用于目标追踪过程中,在仿真步长为0.25s时,算法追踪位置误差小于0.025m。可见利用这种新型方法能够有效实现对运动目标完全自主的实时稳定跟踪与探测。