基于低成本MEMS器件的MUAV导航与控制系统的设计

针对MUAV(MUAV)定点飞行任务中姿态测量精度低所导致的机体不稳定问题,提出了一种在横侧向平面通过控制航向速率陀螺保证平飞,在纵向平面采用过载控制的办法控制高度的控制方法。在此基础上,设计了四航点压线导航方式,并通过飞行试验验证了纵向和横侧向平面控制的稳定性。试验结果表明,所设计的导航与控制方法,在低精度微机电系统(MEMS)的测量装置条件下,能够满足MUAV定点、定航线飞行任务的要求。

基于DLT算法的微型无人机(MUAV)视频影像的几何纠正方法

高精度真正射影像在灾害监测、紧急救援与反恐决策等应用领域有着广泛的应用前景。利用微型低空无人飞机获取高精度的视频影像流,对影像流进行重采样,借助直接线性变换(DLT)方法,以GPS、INS集成系统获取的摄像机外方位元素为初始值进行内方位元素解算,以此进行视频影像分割后单幅影像的几何纠正,给出了纠正影像的拼接结果。研究表明,在DEM/DSM、DOQQ的精度与视频影像精度匹配条件下,可获得高精度(亚米级)的真正射影像。

RTLinux中MUAV机载计算机系统的设计方案

微型无人机(MUAV)集计算机、电子、通信技术于一身,应用于多个领域。该文主要研究微型无人机机载计算机系统。基于系统的实时性要求,提出基于RTLinux的硬实时操作系统的MUAV硬件设计方案。分析多路传感器数据融合技术及MUAV飞行姿态解算的原理及算法。

一种适用于微型无人机的移动MUAV-MTP协议

现有Mav Link协议的设计主要面向低速率、大数据量的消息传输,存在移动通信信道特性差、环境干扰因素多等问题。为此,提出一种新型的MUAV-MTP协议,用于微型无人机移动传输身份验证、路线以及控制信息。借鉴现有的移动MavLink通信协议,将原协议转换为面向微型无人机的远程移动控制协议,通过简短的指令包完成无人机的巡航移动控制,并使其同时支持TCP、UDP协议。实验结果表明,MUAV-MTP协议具有操作简便、接口通用,具有良好的扩展性及鲁棒性,可用于基于Pixhawk飞控组装无人机的测试开发。

MUAVs系统的混合组织模型

分析多UAV系统的协作控制以及2种基本的组织模型及其优缺点,结合大规模UAVs(MUAVs)系统协作的复杂特征,提出适用于MUAVs系统的几种分级混合网络组织模型以及具有自适应能力的动态杂类混合组织模型。研究结果表明,该方法可有效降低MUAVs系统管理和通信复杂度,提高系统的可靠性与鲁棒性。

基于VxWorks的MUAV飞行控制系统设计

针对微小型无人机(MUAV)功能要求复杂,迫切需要提高可靠性与实时性等现状,以嵌入式实时操作系统VxWorks为平台,完成了MUAV飞行控制软件系统的开发,实现了多传感器数据采集、捷联解算、卡尔曼滤波、飞行控制、地面通信、故障处理等多项功能。给出了基于VxWorks的MUAV飞行控制软件系统中多任务划分、优先级分配的方法,对各模块进行了详细设计,并利用多任务机制对单任务飞控软件存在的不足之处作出了改进。外场试验与对比试验证明:嵌入式实时操作系统的引入显著提高了MUAV飞行控制系统的实时性与可靠性。

基于扰动观测器与H_∞优化的MUAV抗干扰控制方法研究

针对一类常规布局的小型无人飞行器(MUAV)定点飞行任务中存在的模型精度低受扰因素多的问题,提出了基于扰动观测器控制(DOBC)与H∞优化的MUAV抗干扰控制方法,有效地实现了在谐波和阵风扰动情况下对MUAV的稳定控制。文中首先建立了在阵风扰动情况下MUAV的动力学模型,在此基础上通过将DOBC与H∞控制方法相结合,使得MUAV闭环系统在没有干扰信号时渐近稳定,在有扰动信号时满足H∞控制性能指标要求。仿真结果表明,本文提出的控制算法能有效抑制MUAV多源扰动的影响,且可获得良好的动态跟踪性能。

基于改进RPG方法的MUAVs协同目标跟踪

多无人机(MUAVs)协同Standoff目标跟踪制导律由保持距离的横侧向制导律和保持相对相位角的纵向制导律组成。无人机(UAV)进行Standoff目标跟踪的横侧向制导律采用参考点制导(RPG)方法。针对UAV在基于RPG方法的制导律下存在参考视线与相对速度方向夹角需要保持为锐角、转弯速率在UAV运动方向远离目标情况下太小的不足,提出了改进RPG方法。设计了基于改进RPG方法的MUAVs协同Standoff目标跟踪横侧向制导律和纵向制导律,分析了制导律的稳定性和收敛性,并验证了改进方法的可行性。采用原始RPG方法和改进RPG方法对UAV分别跟踪静止目标和跟踪运动目标进行仿真的结果表明,UAV处于任意初始位置及飞行方向都能快速进入到期望飞行轨迹,应用改进RPG方法可使UAV围绕目标顺时针飞行或者逆时针飞行,验证了改进RPG方法比原始RPG方法的效率更高。

微型无人机图像无线传输系统方案与关键技术

针对微型无人机(MUAV)图像模拟传输的不足及图像实时、可靠的传输要求,提出了一套采用基于5/3提升小波的改进集合分裂嵌入块(SPECK)图像压缩算法、基于Turbo码的信道纠错编码及扩频技术的数字图像无线传输系统方案.在阐述本方案结构原理的基础上,着重讨论了它所涉及的关键技术及对策.实验结果表明,本方案具有图像压缩率高、运算速度快、实时性好、抗差错能力强及传输可靠等特点,适用于MUAV的特殊工作需求.

差分GPS在微型无人飞行器导航测速中的应用

介绍了一种差分GPS(DGPS)在微型无人飞行器(MUAV,MicroUnmannedAerialVehicle)导航测速中的应用。针对微型无人直升机悬停和低速前飞的速度特性,选择了相应合适的测速方法;并针对MUAV硬实时特性,在RT-Linux下实现了GPS速度数据的实时采集和处理。试验证明了方案的有效性。

微小型无人机用微磁数字罗盘集成系统的设计

针对现有微磁数字罗盘成本高、输出频率低、动态定姿时易发散等问题,结合微小型无人机(MUAV)导航与控制系统的组成特点,设计了一种利用MUAV机载微惯性测量单元(MIMU)中的天向陀螺输出判断无人机的运动状态,采用MIMU中的3轴加速度计组件测量的地球重力矢量,配合3轴磁阻传感器测量的地球磁场矢量,共同进行姿态确定的微磁数字罗盘集成系统。对传统的环境干扰磁场校正方法进行了完善与验证,使之适合于空间三维定姿。试验结果表明:系统总体性能良好,航向精度可达0.5°,成本为同类产品的1/5,输出响应可达50 Hz,满足应用于MUAV导航控制系统的微磁数字罗盘的高精度、低成本和实时性的要求。

惯性测量单元MPU6050的随机误差补偿算法分析研究

微小型无人机(Micro Unmanned Aerial Vehicle,MUAV)具备了小巧轻便、机动性强、研制与使用成本低等优点。随着中国逐步放开对低空领域的飞行监管,其在航空、电力巡线、灾害救助和公安等领域,正获得日益深入地运用。在MUAV中,通过航姿测量参考系统(Attitude Heading Reference System,AHRS)获得机身的飞行姿态信息。AHRS是MUAV飞行系统的主要部分。

无人机地面目标实时自主视觉定位

微小型无人机携带设备受到重量限制,基于摄像机透视投影原理的坐标解算模型,重点研究基于数字高程模型的测高逼近算法,获取无人机距离地面目标之间的高度差,以满足微小型无人机机载设备实时自主定位地面目标的要求。计算机仿真实验结果,以及完成算法硬件平台移植后进行的无人机实飞测试实验结果均可以看出,采用的解算模型结合基于数字高程模型的测高逼近算法可以满足对25帧/s视频流的地面目标实时自主定位,并具有较高的精度。

微型无人机航摄系统快速测绘小区域大比例尺地形图试验分析

本文依托微型无人机低空航摄系统进行小区域大比例尺地形图数据的快速获取及处理方法研究,梳理了主要工作流程。对无人机影像测图的关键技术进行了研究,开发了基于EPS快速测图系统,大幅提高制图效率。结合城际轨道交通建设项目带状地形图测绘进行了DOM、DEM、1∶2000 DLG等数字产品的生产试验及成果精度评定,为小区域大比例尺快速测绘提供新的技术手段,具有明显的技术优势和良好的应用前景。

小型无人机电视导引及跟踪系统仿真分析

电视导引攻击是目前国际上导航、制导与控制领域中的一项热门技术,尤其近些年来,各国军方纷纷尝试把电视导引技术应用到中小型攻击无人机上。首现介绍了电视导引技术的基本原理,从电视制导导弹和无人机技术相结合的角度出发,说明了电视导引技术在小型攻击无人机上的具体应用,同时还对电视导引头系统进行了数学建模与仿真分析,为无人机精确制导技术在工程领域的实现具有一定的实用价值。最后与其它制导方式进行详细比较,指出其应用在导引系统的优点及存在不足。

六旋翼无人机旋翼转动对测风准确性的影响研究

旋翼无人机可以代替桅杆实现风场的定点或多点同时测量,但是旋翼转动引起的扰流会对测风的准确性产生影响。利用不同高度的支架,在六旋翼无人机上搭载超声波风速仪进行风洞试验,探究旋翼转动对无人机中心上方各高度处风场的影响以及不同风向角和机身倾斜对测量准确性的影响。结果表明:除个别工况外,旋翼转动均会引起较大的风速相对误差;旋翼转动引起的风速误差随高度呈先增大后减小的趋势;机身水平时,随高度增加,各工况下的风速绝对误差趋于一致,且控制风速大于6 m/s时,风速相对误差随风速增大而减小;旋翼转动对风向角测量基本没有影响。研究结果可为多旋翼无人机搭载测风仪器直接测风的实际应用提供参考。

多无人机协作监测污染气团的研究现状

分析了多无人机协作监测污染气团的研究意义,以及涉及到的4个主要技术问题——未知环境的搜索方法、环境地图建模、任务分配和路径规划的研究现状,指出多无人机协作监测研究的仿真平台、三维空间的监测技术及精确的模型是开展该项工作的重要研究方向。

一种基于二阶滑模控制理论的协同导引律

多无人机协同作业是该行业的发展所需。在此背景下,利用二阶滑模理论设计新型无人机协同导引律,该导引律可使多无人机于期望时刻同时到达指定地点,即使各机所需飞行时间在有限时间内收敛于期望飞行时间。在此基础上,引入协调变量、协调函数概念与双层协同制导结构,以使无人机自主计算期望飞行时间。通过理论分析证明二阶滑模导引律的稳定性与有限时间收敛性,通过数学仿真证明该导引律的精确性与实用性。

军用无人机的用途及关键技术

军用无人机具有隐形、小巧、灵活的特点,能在战场上空侦察,并能对目标进行攻击。有军事专家预言,到2030年无人机将主宰战场的上空。介绍了军用无人机的用途、关键技术和发展趋势。

基于RTLinux的微型UAV数控系统的设计与实现

利用RTLinux优异的硬实时特性 ,提出了微型无人空间机器人 (MUAV)的机载嵌入式数控系统的设计方案 ,着重解决了RTLinux下多传感器数据串口采集的实时性问题 ,并在PC10 4板上部分实现了该系统 。