一种基于实测飞行轨迹的惯导误差分析方法研究

针对传统蒙特卡罗仿真方法用于惯导误差分析时计算量大且参数调整不便的问题,提出了采用Kalman滤波的状态均方误差预测公式结合惯导误差传播方程进行误差协方差分析的新方法。该方法将惯导总误差分解为各种不同误差因素的线性组合,且各误差因素之间是相互独立的,误差计算和参数调整都非常简单方便。以一组实测飞行轨迹数据为例,利用所提协方差分析方法进行误差分解,并将结果以多种形式直观展示,显示了新方法在误差分配和精度评估中的优越性。

塔楼群玻璃幕墙碎粒飞行轨迹预测方法

结合某塔楼群玻璃幕墙的风灾实例,进行了塔楼群玻璃幕墙碎粒飞掷物的运动轨迹预测,研究了4种不同风场条件对幕墙碎粒飞行轨迹的影响。首先,在对大涡模拟方法及参数设置的有效性验证的基础上,通过紊流边界层风场内塔楼群的非定常绕流大涡模拟,获取了建筑周围的三维非定常绕流场。然后,采用五阶龙格库塔法,求解粒状飞掷物的三维刚体运动方程,通过均匀流场下飞掷物轨迹计算方法与文献试验结果的对比,验证了本文方法的有效性。最后,对比分析了不同流场条件对颗粒的飞行轨迹及飞行速度的影响。结果表明,本文飞掷物运动轨迹计算方法结合大涡模拟获取的流场能够对飞掷物飞行轨迹进行有效预测;对同一位置释放的颗粒,与理想均匀流场相比,三维自由来流场中颗粒的飞行速度和飞行距离相对较低;三维自由来流场忽略湍流成分时,会使颗粒的飞行速度进一步降低,而飞行距离增大;对于塔楼群三维非定常绕流场,与理想均匀流和三维自由来流场的飞掷物轨迹预测的结果相差较大,且飞掷物的飞行轨迹受绕流场中不同初始位置的影响较大,并可能显著影响最终的评估结果。因此,飞掷物的飞行轨迹应充分考虑建筑群周围的三维非定常绕流场和初始破坏位置的影响。

民用无人机飞行轨迹测量方法及评估

飞行性能是无人机的核心所在,对其进行定量评价的直接方法是进行飞行轨迹参数测量。为了更准确、更有效地评测飞行轨迹参数,选取了最典型的多旋翼和垂直起降固定翼无人机样机,对飞行轨迹参数指标——航线控制精度、高度稳定性和最大平飞速度进行了测试和结果分析。同时针对测试过程中的测试问题进行梳理,给出改进措施和建议,为后续开展民用无人机测试提供参考和支撑。

一种基于WSNs分簇与UAV飞行轨迹优化的UAV-WSNs数据收集方案

针对无人机辅助无线传感器网络系统中数据收集的低效性问题,提出了一种能量高效的数据收集方案DPKM-PN(“Density Peak K-means”combined with“Pointer Networks”)。首先,基于密度峰值聚类方法和K-Means聚类方法建立了一种新的节点分簇算法;然后,联合优化了无人机对无线传感器网络各分簇的访问次序和悬停位置。实验结果显示,与最近提出的Ptr-A*方案相比,DPKM-PN方案能够降低传感器节点约7.9%的能耗,降低系统总能耗量约为6.3%,有效提高了系统的数据收集效率。

梯度风场中无人机动态滑翔飞行轨迹优化

为了研究无人机在梯度风场中的滑翔飞行轨迹,提出一种基于动态滑翔的最优飞行轨迹生成方法。首先,利用梯度风场模型和NED坐标系,详细推导无人机动态滑翔运动方程;然后,利用拉道伪谱方法将动力滑翔中能量优化的连续约束转化为离散问题的一系列代数约束;最后,生成无人机动态飞行的最优轨迹。仿真中,设计了无动力飞行和有动力飞行两种仿真条件,在无动力飞行中,生成三个具有不同边界约束的最优轨迹,每个轨迹对应最小风场参数;在固定风场动力飞行中,以恒定推力的最小值生成最佳轨迹。结果表明,该方法能够生成满足能量优化要求的无人机动态飞行最优轨迹,最佳发动机推力和风场强度近似成反比。研究方法可为无人机动态滑翔飞行轨迹设计提供技术支持。

基于重采样的终端区飞行轨迹可信聚类方法

为了准确掌握终端区空中交通流复杂多变的空间分布特征,有效评估、优化进离场程序,基于重采样技术研究了终端区三维真实飞行轨迹的聚类问题,提出了一种计算速度快、可扩展性强、可信度高的聚类方法.首先,结合重采样和主成分分析方法,将高维轨迹数据在保留飞行特征的前提下映射到低维空间;其次,基于Mean Shift方法建立飞行轨迹聚类分析与异常轨迹提取模型;最后,利用终端区的真实飞行轨迹数据进行实例验证,并分析模型中各个参数对聚类结果的影响.研究结果表明:该方法耗时0.004 s得到累计贡献率为96.16%的主成分,较好地逼近原始飞行轨迹数据;相较于层次聚类法,本文方法得到的飞行轨迹聚类结果具有更高的可信度,能够准确对应机场标准进场航线设置,并将相似度较低的飞行轨迹提取为异常轨迹.

捷联惯性导航系统飞行轨迹数据生成与惯性器件建模

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统软硬件性能测试验证又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数。为此,作者提出了一种生成测试用飞行轨迹,并能为惯性器件建模的解析式思想。用这种思想产生的飞行轨迹数据和惯性器件的模型,在硬件平台软硬件系统测试验证中得到了成功地应用,取得了很好的效果。

爆炸碎片抛射速度及飞行轨迹分析方法

明确爆炸碎片的抛射速度及飞行轨迹是分析化工园区中爆炸碎片导致的多米诺效应的前提和基础.文中根据爆炸物膨胀做功原理及多方过程状态方程,推导了爆炸碎片抛射初速度的计算公式;根据碎片在空中飞行时运动方向与作用力方向的变化特点,构建了爆炸碎片的飞行加速度方程;通过对加速度方程的求解及边界条件的分析,确定了爆炸碎片飞行轨迹及抛射速度的分析方法.事故案例分析表明,文中提出的爆炸碎片抛射初速度计算公式及飞行轨迹分析方法能够体现爆炸碎片抛射的基本规律,在事故后果及多米诺效应分析方面具有理论意义和工程价值.

迎头抢攻飞行轨迹数学建模及评估

为提升飞行员空战对抗训练水平,提出了对迎头抢攻空战训练建模评估。通过对迎头抢攻空战战术基本过程进行分解,建立了迎头抢攻空战战术飞行轨迹数学模型,确定了迎头抢攻空战战术的理想飞行轨迹。利用灰色关联度分析,根据实际轨迹与理想轨迹相似性,对迎头抢攻空战战术飞行轨迹进行评估。结合迎头抢攻战术在关键时刻对飞机轨迹的特定要求,综合得到飞行轨迹评估结果。案例验证该方法符合实际,可以有效反映航空兵空战训练对飞行轨迹的战术要求。

捷联惯导系统软件测试中的仿真飞行轨迹设计及应用

介绍了一种针对捷联惯性导航系统进行软件测试的仿真飞行轨迹的设计方法。该方法根据实际情况 ,将各种典型的机动动作做成了单个的模块 ;然后再根据需要测试的性能将各个机动动作自由组合成一条飞行轨迹进行实时仿真测试。笔者利用该飞行轨迹设计方法设计出一些典型的飞行轨迹并应用于我国某型捷联惯性导航系统的软件测试中 ,为系统性能、精度的提高作出了重大贡献。

基于遗传算法(GA)的具有约束的飞行轨迹规划

轨迹规划的一个最基本目标是规划飞机通过威胁空间并实现任务目标的飞行轨迹．这个轨迹需满足任务规划所确定的约束，这些约束包括：地形、威胁（静、动态）、燃油、时间、飞行性能等，构成了一个多维、多模态且具有组合爆炸的搜索空间，造成了轨迹规划的具有挑战性的难题．对基于ＧＡ的自适应搜索技术的轨迹规划方法和轨迹规划器进行了研究．

重力、科里奥利力和不同等级风速对射击比赛中子弹飞行轨迹的影响

探讨重力、科里奥利力和不同等级风速对小口径步枪、男子速射、女子慢加速3种射击项目中子弹轨迹偏转的影响程度。应用力学原理,通过数理分析,结合射击项目对影响因素进行评价。提出:重力是影响射击比赛中子弹轨迹偏转的最重要因素,重力引起子弹轨迹竖直方向的偏转影响了比赛的成绩;小口径步枪的成绩受科里奥利力的影响显著,且随纬度的增加影响程度变大;风速大于4级时,将影响小口径步枪项目的成绩,随风速的增加影响程度变大,风速较小时,可以不考虑这方面的因素;男子速射、女子慢加速项目的成绩几乎不受科里奥利力和风速的影响。

飞行轨迹控制系统的 LQG/LTR 设计

ＬＱＧ／ＬＴＲ是一种现代多变量频域设计方法，它以良好的鲁棒性能和解耦特性而得到广泛应用，但是该方法通常只适用于最小相位被控对象。本文以直观的物理含义说明了ＬＱＧ／ＬＴＲ方法的基本原理，探讨了非最小相位被控对象的处理方法以及多变量控制系统设计中一些值得注意的问题，并将它应用某飞机的到非最小相位的纵向飞行轨迹控制系统设计中去。设计中考虑了飞机的模型不确定性和随机风干扰的影响。仿真表明，采用该方法可以取得良好的控制效果。

基于LSTM-ARIMA模型的短期航班飞行轨迹预测

高效精确的航班飞行轨迹预测是未来空中交通管理系统的关键技术之一,其旨在提高空中交通的运行能力和可预测性。针对现有的航迹预测方法预测精度和稳定性不足的问题,在已有的历史航迹数据的基础上,构建了新的特征维度,分析了经度、纬度和高度三维数据的统计特性,将长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对非线性和非平稳时间序列有较强的逼近能力,而差分自回归移动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)对线性时间序列的处理能力更优的特点相结合,提出了一种以LSTM为主ARIMA为辅的组合短期航迹预测模型,先利用LSTM作为主预测模型对经纬度和高度进行预测,再利用辅模型ARIMA对高度的线性关系进行建模,最后采用CRITIC方法将LSTM和ARIMA预测的高度值融合处理。实验结果表明,这种组合模型利用了两种模型的优势,提高了航迹预测的准确性。

目标飞行轨迹预测算法研究

文中提出一种基于α-β-γ滤波的目标飞行轨迹预测算法,介绍了算法的基本原理、数学公式,并通过仿真,验证了该方法的有效性。

飞行轨迹指令综合跟踪控制器设计

运用多重尺度奇异摄动理论，结合动态逆解耦理论和动态平衡点邻区域优化线性化系统的优化解耦控制律理论，研究了战术任务综合飞行管理系统的综合飞行轨迹指令跟踪控制器系统化设计方法。对Ｆ－１５飞机，设计了综合飞行轨迹跟踪控制器。数字仿真结果表明，设计的跟踪控制器能够控制飞机精确跟踪不同时标集的飞行指令。

高精度传递对准仿真用飞行轨迹设计

高精度且逼真的飞行轨迹是传递对准仿真各环节有效实施的前提。目前仿真采用的飞行轨迹或缺乏逼真性,或精度不高,很难满足传递对准仿真的要求。通过对战机飞行原理及传递对准仿真用轨迹特征分析,建立飞行轨迹生成模型,设计出高精度轨迹产生算法,实现了VC++环境下的飞行轨迹生成软件。通过对算法分析及实例仿真,验证了软件能够灵活产生各种供传递对准使用的飞行轨迹,且数据产生速度快、精度高,符合传递对准仿真的需求。

高超声速飞行器单周期飞行轨迹优化研究

高超声速飞行器的初始质量和起始角度的大小对飞行器的飞行轨迹有较大影响,也影响飞行器的其它参数设计。针对飞行器的飞行情况将飞行轨迹划分为6个状态,并建立3个模型进行分析,然后使用改进的粒子群算法,分别对初始质量、起始角度和水平位移的关系进行了测试,并参照测试结果对飞行轨迹进行了整体优化研究。最后通过算例进行了测试和分析,验证了该方法的合理性和有效性。

基于谱聚类的终端区飞行轨迹分析

为了实现智能化处理海量航班数据,精细描述终端区运行特性,研究了基于谱聚类的终端区飞行轨迹分析方法。在分析终端区航班飞行特点的基础上,提出基于航向因子修正的欧式距离轨迹相似度计算方法;利用高斯核函数对相似度矩阵进行平滑降噪处理,实现了函数中规模参数的自动化选取;采用改进谱聚类算法对终端区飞行轨迹进行聚类划分。利用广州白云机场进行实例验证,结果表明,方法能够有效处理终端区轨迹数据。

利用改进遗传算法优化载人机动装置飞行轨迹

为保障航天员的生命安全,载人机动装置(MMU)必须实现安全飞行。利用改进遗传算法,对载人机动装置执行救援任务的飞行轨迹进行分析研究和优化设计,得到了能够避开障碍物安全返回舱内的救援轨迹,并进行了仿真验证。结果表明,该算法可以实现载人机动装置飞行轨迹安全。