一种非线性航迹自适应跟踪控制方法

针对小型无人飞行器航迹跟踪精度和飞行品质问题,提出了一种基于非线性航迹的自适应跟踪控制方法.应用五阶B样条拟合航点,构建非线性期望航迹;建立基于非线性期望航迹Serret-Frenet坐标系下的位置和运动航向误差方程;根据误差方程设计渐近稳定收敛的自适应运动航向控制律.并应用此方法进行了外场飞行实验,实验结果表明自适应航迹跟踪控制方法有效且能保证航迹跟踪精度.

野马河—大雪山断裂肃北段晚第四纪活动特征研究

前人对野马河—大雪山断裂肃北段的晚第四纪活动特征研究相对薄弱,缺少有关断层最新活动的证据。本文在高分辨率遥感解译的基础上,对肃北断裂开展全段1∶5 000的地质地貌填图,通过探槽开挖、放射性碳(^(14)C)测年以及低空无人机摄影测量(small Unmanned Aerial Vehicles,简称sUAV)等工作,对该断裂晚第四纪活动性进行系统研究。发现肃北断裂为一条全新世的逆冲活动断裂,晚第四纪以来具有多期活动,西水沟探槽剖面揭示出2次古地震事件,古地震离逝时间为(4 192.5±97.5)a B.P.之后。

基于无人机航测获取高分辨率DEM数据的断层几何结构精细解译与分析——以海原断裂唐家坡为例

与断层活动相关的构造地貌是多次强震活动与长期地表过程共同作用的结果,其形态特征包含着丰富的强震活动信息。但由于测量手段和数据精度的限制,如何从形态复杂的构造地貌中准确识别这些信息一直是活动构造研究的难点。近年来,结合运动重建模型(SfM,Structure from Motion)的小型无人机(sU AV,small Unmanned Aerial Vehicle)低空航测技术为研究者提供了一种低成本、高灵活性、快速获取高精度3D地形数据(DEM)和正射影像(DOM)的方法。文中利用该方法获得了海原断裂唐家坡西田埂位错区域的高精度、高分辨率DEM数据,然后基于DEM数据进行了构造地貌解译和断层陡坎形貌分析。通过地貌单元划分并对其与断层的切割关系进行解译,识别出一系列走滑断裂的伴生构造,并讨论走滑断层发育过程中的破裂类型及其样式。基于对冲沟水平位错量、断层陡坎垂直位错量的统计和断层陡坎坡度拐点的分析,认为研究区地貌面形成以来经历了2次地表破裂型地震事件。其中,最新一次事件的水平和垂直位移量分别为(4.3±0.4)m和(0.95±0.14)m,该位移量也代表了1920年海原地震的同震位移量;较老一次事件的水平和垂直位移量分别为(4.3±0.95)m和(0.85±0.22)m。

基于粒子群优化的小型无人机FastSLAM算法研究

针对在无GPS环境下的小型无人机自主飞行问题,提出了一种基于改进的粒子群优化(IPSO)的快速同步定位和地图创建(FastSLAM)方法—IPSO FastSLAM算法。IPSO算法通过引入自适应重采样方法,有效克服了粒子退化问题,又减少了过频重采样带来的计算负担。提出了以粒子集多样性测度作为启发因子,引导重采样后的粒子优化搜索过程,克服重采样过程造成的样本枯竭问题,保证粒子集多样性水平最优。最后,应用该算法对一种小型无人机模型进行仿真实验,结果验证了该算法正确、可行。

基于鲁棒优化算法的小型无人机模糊控制器研究

简要论述了小型无人机的经典H2/H∞鲁棒优化算法,并在此优化控制算法基础上,对模糊控制器开展了研究,模糊控制器的知识库主要依据原型无人机的实验数据搭建。为了验证模糊控制器的控制品质和鲁棒性,在小型无人机的静态参数(高度、角度)控制回路上将模糊控制器与原型控制器进行了结合,使之成为鲁棒模糊控制器。对小型无人机鲁棒模糊控制系统参数的控制品质和鲁棒性进行了计算,并将这些特性和原型机进行了比较。仿真结果表明,采用模糊控制器的控制系统鲁棒性提高了近一个数量级。

基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法

单轴红外姿态测量系统在测量小型无人机姿态角时存在盲区,通过增加一组与原轴线相垂直的红外传感器,形成双轴姿态测量系统,对盲区进行补偿。两组红外传感器一定有一组位于倾角可测区域,通过测试目标轴的输出温差的大小,判断位于可测区域的轴线,可实现对目标轴姿态角的解算。首次采用数字式输出红外热电堆传感器设计实现了180°无盲区的姿态角测量模块,经过测试,其静态误差小于2°。

基于小型无人机的摄影测量实践教学探讨

《摄影测量学》是一门理论与实践结合较为紧密的课程,在传授基本理论与基本知识的同时,必须重视实践教学环节。现阶段将小型无人机作为一种获取高分辨率影像的全新技术引入课堂教学,在测绘工程专业摄影测量实践教学过程中,通过"分组摄影、分片成图、连成一体"的方式,实现了校区无人机航测成图的实践教学工作,使学生在校期间熟悉小型无人机由外业操作到内业数据处理的流程。据此表明,在摄影测量实践教学过程中,开展小型无人机航测成图实习对学生熟练掌握一门不同于传统测量方法的新技术,为今后解决实际工程中有关的摄影测量问题拓宽新思路。

隐身有人/无人机组合编队协同空战概念研究

针对隐身有人机与隐身无人机组合编队协同空战新型作战概念,分析协同空战的作战场景,对比了防御型制空与进攻型制空的区别,分析体系支持条件,针对两种作战场景分别设计顶层作战概念,动态分析作战过程,剖析研究隐身有人/无人机协同空战概念的必要性。研究成果对隐身有人/无人机协同的概念设计、工程研制和作战使用具有一定参考价值。

基于MOTE的智能隐身无人机作战概念研究

针对未来智能作战和无人作战的需求,从任务、作战、技术和装备4个角度,提出了基于MOTE(Mission,Operation,Technique,Equipment)的作战概念描述方法。给出了MOTE概念设计框架,具体描述了智能隐身无人机的任务概念、作战概念、技术概念和装备概念,最后给出了其所涉及的关键技术。研究成果对智能隐身无人机的概念设计、工程研制和作战使用具有一定参考价值。

一种小型无人机的FastSLAM算法

为解决未知环境中小型无人机自主飞行问题,将SLAM算法从地面机器人的二维环境扩展到小型无人机的三维环境.首先,建立了小型无人机的SLAM算法数学模型,得到其非线性状态方程;然后,将小型无人机的SLAM问题分解成路径估计与环境地标估计两部分,分别采用粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器进行估计,提出了一种小型无人机的FastSLAM算法;最后,分别采用扩展卡尔曼滤波和FastSLAM算法进行仿真实验,仿真结果表明FastSLAM算法具有更好的定位精度.