A Miniature Robotic Plane Meteorological Sounding System

This article presents a miniature robotic plane meteorological sounding system (RPMSS), which consists of three major subsystems: a miniature robotic plane, an air-borne meteorological sounding and ?ight control system, and a ground-based system. Take-o? and landing of the miniature aircraft are guided by radio control, and the ?ight of the robotic plane along a pre-designed trajectory is automatically piloted by an onboard navigation system. The observed meteorological data as well as all ?ight information are sent back in real time to the ground, then displayed and recorded by the ground-based computer. The ground-based subsystem can also transmit instructions to the air-borne control subsystem. Good system performance has been demonstrated by more than 300 hours of ?ight for atmospheric sounding.

车路协同下的无信号交叉口车辆通行调度策略

无信号交叉口车辆通行调度问题是智能交通领域的研究重点,由于车辆通行顺序决策问题的解空间随着车辆数增加而指数级增长,在保证实时性的同时找到较优通行顺序成为无信号交叉口通行调度的一大问题。针对该问题提出一种基于自适应蒙特卡罗树搜索算法的无信号交叉口车辆通行调度方法,采用分层式框架,上层集中式顺序决策,下层分布式轨迹规划。首先,建立基于冲突点的交叉口模型,将网联车加入到待搜索队列中,根据交叉口中的车辆通行特点设计通行顺序的蒙特卡罗树搜索流程,以总通行时间为指标建立评价函数,然后针对不同交通情景设计自适应探索系数及其他超参数,使算法在求解不同车辆数时以及搜索的不同时期保持最佳状态。轨迹规划环节以加速度二范数为目标函数,以速度、加速度以及始终点位置等为约束,建立最优控制命题求解车辆轨迹。最后,进行实验,结果表明该算法相较于其他算法在数值仿真和微缩平台实验中最大优化幅度分别达到33.42%和38.04%,为无信号交叉口车辆通行调度提供了一个有效解决方案。

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。

深海着陆车低功耗控制系统设计

针对长周期作业的深海着陆车自身携带能源有限的问题,提出基于小型实时操作系统(RTOS)的深海着陆车低功耗控制系统设计,提高着陆车的续航能力。首先,基于低功耗单片机搭建了控制系统;其次,采用RTOS对单片机的资源进行管理,使其在无任务处理时进入睡眠状态,并依据着陆车的姿态信息来设计调节照明装置亮度和图像采集频率的控制策略,以减少重复图像信息的提取和降低能耗;最后,使用Qt软件设计了上位机界面。实验结果表明,控制系统功耗降低27.82%,满足深海着陆车对低功耗的要求。

基于双OD修正的GNSS/MIMU导航算法研究

为提高车载组合导航系统的导航精度和可靠性,在全球导航卫星系统(GNSS)信号正常工作的情况下,该文建立了一种双天线GNSS/微惯性测量单元(MIMU)/轮速里程计(OD)组合导航模型,实现了对MIMU和OD传感器误差特性的在线估计。在GNSS信号短期失锁的情况下,基于双OD轮速比例修正(WRC)算法建立了MIMU/双OD组合导航模型。车载实验结果表明,与无WRC组合模型相比,该文设计的组合导航模型在120 s的GNSS信号失锁路段,最大定位误差减小了63.9%,定位误差标准差减小了80.1%;在200 s时GNSS信号频繁中断路段,最大位置误差为0.55 m。验证了所建立的导航模型和算法在复杂路况下工作的有效性。

微型纯电载货物流车后减振器对板簧疲劳寿命影响研究

本文主要研究微型载货物流车后减振器对后钢板弹簧疲劳寿命的贡献度,通过技术手段检测有无后减振器时板簧的振动频次,最后通过路试分别验证有无后减振器时板簧的实际寿命。本文为微型载货物流车基于整车成本考虑是否需要搭载后减振器提供借鉴经验。

微型感应线圈车辆传感器

智能交通系统(ITS)是解决日益严重的高速公路和城市交通问题的有效途径。车辆检测传感器是ITS中最重要的交通数据采集设备之一。通过埋在地下或者安装于道路两旁的车辆检测器,可以准确实时地获得各种交通数据(包括车流量、车速度、车辆密度、占有率等)。在众多车辆检测器中,感应线圈式车辆检测器具有性能稳定、性价比高、应用方便等优点,因而目前在工程上应用最广。但其探测线圈体积庞大,安装时需要阻断交通,工程量大;线圈容易损坏。本文将采用微型线圈,并将单片机控制技术引入传统的车辆传感器中,从而有效地降低了安装的工程量,开发出适用性更强的车辆传感器。经实验证明,该传感器可有效地检测出车辆信号。

微型无人机遥感系统在汶川地震中的应用

微型无人机遥感系统具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点,是遥感数据获取的重要工具之一。首先介绍了微型无人机遥感系统的组成,并设计了微型无人机遥感监测的技术流程,最后应用微型无人机遥感系统对"5.12汶川大地震"的重灾区北川县城进行了航拍,获得了107张高清晰的航空照片。通过图像拼接和几何校正,对比震前的卫星影像,对灾区的受灾情况进行了初步评价,取得了较好的效果。

中国汽车轻量化之路初探

分析了国际汽车轻量化发展现状,阐述了高强度钢、镁、铝、钛、塑料及复合材料等轻量化材料在我国汽车轻量化中的发展和应用,介绍了内高压成型技术、管件液压成型技术和中空型结构等先进轻量化结构和工艺,提出我国生产汽车的小型化对策,展望了未来10年我国汽车制造的轻量化发展之路。

MIMS/GPS组合导航系统设计与实验

GPS接收机与微型惯性传感器组成的低成本、轻小型组合导航系统可以弥补各自的不足 ,防止导航定位误差随时间积累 ,并且提高了系统的抗干扰能力。采用状态和偏差去耦估计方法 ,在开环卡尔曼滤波器结构的基础上 ,引入了偏差反馈补偿 ;并利用双GPS接收机测量方位角解决了组合系统的初始方位对准问题。车载实验表明 ,样机的定位精度和GPS相当 ,并具有较好的重复性。尤其是当GPS短时间失锁时 ,系统仍能保持较高的定位精度 。

微型无人机在2016年11月25日阿克陶M_W6.6地震中的应用探索

2016年11月25日新疆阿克陶发生M_W6.6地震,为了更好地做好野外考察工作,利用微型无人机开展了一系列的工作,以探索其在震后考察中的应用。地表破裂对于地震的研究具有重要的意义,文中选取阿克陶地震的宏观震中地区作为研究区,利用小型旋翼无人机获取具有一定重叠度的可见光遥感图像,基于摄影测量原理获取数字表面模型与数字正射影像,对具有垂直位错的地表破裂进行了识别,并选取6处特征点画出高程剖面线。在高程剖面图中,选取曲线上地表破裂两侧较平稳部分做拟合趋势线,选取落差处稳定的点带入2条直线方程,将差值作为特征点处的垂直位错。得出6处特征点的地表破裂的垂直位错为4.4~10.4cm,并利用高程数据推测了具有垂直位错的疑似地表破裂,为地表破裂的现场调查提供了新的辅助办法。此外,以新疆维吾尔自治区阿克陶县的布伦口乡为例,对外界条件恶劣的布伦口地区进行了DEM的快速获取。通过与RTK实地测量数据比对,对极端条件下微型无人机的数据精度进行了评价,计算得到2组数据的Pearson相关系数为0.996 6,其结果可以很好地满足野外调查需要,最后对本研究中存在的问题进行了讨论分析。

MEMS-INS微型飞行器姿态确定系统的实现研究

研究了微型飞行器姿态确定系统的样机实现.在对MEMS惯性器件性能分析和零偏温度建模的基础上,提出微型飞行器九位置非正交及安装误差标定方法,利用相关理论分析MEMS惯性传感器的噪声特性,建立适合工程应用的姿态组合算法,进行了转台测试和试飞试验.误差补偿后,陀螺和加速度计零偏稳定性分别达到0.036°/s2和0.01 m/s2,俯仰和横滚的误差均方差分别达到0.33°和0.28°.试验结果表明:器件和系统级的误差补偿起到了综合补偿的效果,姿态误差减小了约50%,基于MEMS-INS的姿态确定系统可满足微型飞行器自主姿态稳定的需求.

小型飞行器MEMS姿态测量系统

针对目前可获得的微机电系统(micro electromechanical system,简称MEMS)惯性测量元件,提出一种用于小型飞行器的姿态测量系统实现方案,采用三轴加速度计和单轴速率陀螺构建系统,可满足飞行器加速度小于6g、角速度小于±300(°)/s的姿态测量需求。根据所选MEMS惯性传感器的特点,给出传感器的测试方案和测试结果,利用加速度计测量信息直接修正方向余弦矩阵来抑制姿态角的误差积累,并进行姿态测量试验。试验结果表明:系统以100Hz的频率更新姿态测量值,在满足姿态矩阵修正阈值的条件下,姿态测量误差小于1(°)。

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390～667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示：在天气良好的条件下,水下航行器在520～560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。

微波大功率发射机的小型化宽脉冲设计

结合研制实践,介绍了一种用于车载式雷达的C波段多注速调管发射机,其特点是脉冲宽度宽、输出功率高、机动性高、可靠性高,在平原及高原多种环境条件下均可长期稳定工作。对发射机的设计思想和系统组成作了阐述,并通过与以往同等功率量级的发射机设计方法的比较,从宽脉冲全固态调制器设计、高稳定度高压电源设计、小型化轻型化结构设计、高原适应性设计等四个方面重点讨论了该发射机研制中的设计改进思路和实现效果。

基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计

为降低车门生产成本且使其适当轻量化,本文中提出将车门内板进行分块,使模具小型化,并根据车门强度需求,内板不同部位选用不同材料,用有限元方法分析其刚度和模态,并与原单一材料车门进行对比。最后进一步对多材料分块车门内板进行拓扑优化和形貌优化,最终使车门在满足性能要求的条件下,减轻了车门质量,降低其生产成本。

增程式电动汽车增程器的小型化研究

针对增程式电动汽车车载增程器的小型化问题,基于Cruise/Simulink软件搭建了整车动力系统和控制策略仿真模型,分析了最优点控制策略的不足,讨论了发动机最优点功率的计算方法。以燃油经济性为优化目标,总续驶里程为约束条件,对发动机的高效点输出功率、起动时刻以及蓄电池SOC的工作区间进行优化研究。结果表明:在保证车辆性能的前提下,采用发动机提前开启的方法,可以有效降低发动机最优点的输出功率,从而达到增程器小型化的目的;通过蓄电池SOC工作区间的优化,有利于小型化增程器燃油经济性的提高。

微型感应线圈车辆检测器的稳定性研究

基于稳定性是衡量车辆检测器性能的关键指标之一,通过对稳定性影响因素的分析及相应实验,对微型感应线圈车辆检测器的稳定性进行了研究．结果表明：在一定时间内,在低频下频率稳定性更好；频率随时间的波动较大,随着观测时间长,频率总体表现出减小的趋势．文中在此基础上给出了提高检测器稳定性的处理方法．

中小型无人机建模分析与仿真研究

研究中小型无人机在军事领域中的应用建模问题,由于飞行无人驾驶只靠精确导航控制,为研究低空、低速中小型无人机的飞行特点及控制规律,用传统C语言形式的无人机运动学模型和动力学模型开发周期长,工作量大等问题,提出了利用Matlab环境下的模块化仿真平台的快速的构建方案,并根据中小型无人机的具体气动参数设置了各个仿真模块的具体参数,通过所建立的仿真模型验证了构建的中小型无人机仿真平台的可行性与有效性,仿真结果表明:所建立的仿真平台不仅可以快速搭建中小型无人机的动态仿真模型并进行纯数字仿真研究,为将来无人机动态仿真模型的建立奠定基础。

缩微智能车目标检测系统的设计与仿真

为实现对车辆前方目标检测,提出并模拟了一种对缩微智能车前方目标进行检测的方案.在交通沙盘中,搭载ARM9开发板的缩微智能车,通过多种传感器数据融合采集缩微智能车的前方目标信息,然后再对数据进行集中处理.处理过程包括对视觉数据进行行人识别、对雷达数据进行目标状态分析,以及对通信数据进行分包,最后将数据包发送到监控平台完成前方运动目标信息的实时显示.仿真结果表明:该系统实现了对缩微智能车前方目标信息的实时采集,其采集精度和系统稳定性优于传统的目标运动信息采集系统.