自动空中加油杆LQR控制器设计

针对硬式空中加油过程中加油杆在外界干扰下可能存在不稳定的问题,本文提出了一种线性二次型最优控制方法。首先建立加油杆的数学模型,推算出其状态空间方程,然后设计相应的控制律并搭建simulink仿真模块。仿真结果表明,加入线性二次型最优控制的反馈单元后,飞机的俯仰角和滚转角很快收敛为0,系统响应稳定。     

自主空中加油会合过程中飞行制导律设计

针对目前自主空中加油亟需解决的会合问题,采用带有末端角约束的比例导引方法,实现了受油机导引进入加油区域,加油机采用非线性制导算法跟踪赛马场跑道线飞行,并给出了有风条件下非线性制导算法可能失效的解决办法。引入虚拟目标和虚拟加油机的概念,保持受油机和加油机在会合上的时间同步,设计了相应的速度控制器。利用Matlab/Simulink搭建仿真平台对空中加油会合制导律进行了仿真验证,仿真结果表明设计的制导律能满足自主空中加油的会合要求。     

加装空中加油状态下的受油机飞行控制律设计研究

为了克服受油飞机飞行控制系统本身复杂性以及加油机干扰气流带来的影响,根据空中加油对受油飞机的要求,结合神经网络和增益调度控制,对某型飞机飞行控制系统加装空中加油状态控制律的设计进行研究。数值仿真结果表明,经过重新设计的受油机飞行控制系统,在空中加油状态下,飞机稳定性增加,并且能在规定范围内稳定地改变和保持姿态角,从而来跟踪加油机的姿态变化。     

采用单目视觉的无人机自动空中加油仿真

自动空中加油是未来无人机(UAV)需具备的重要能力之一。建立了包括UAV和加油机模型、视觉传感器、气动影响及视景的飞行硬管式无人机自动空中加油仿真系统;研究了单目视觉特征点识别与位姿估计算法,考虑大气扰动及加油机尾流的影响;设计了通过轨迹跟踪实现UAV与加油管会合对接的控制策略,并对加油末段的对接机动进行了仿真。结果表明,单目视觉可实现精确的相对位置测量,轨迹跟踪控制器超调量小,保证了自动空中加油的平稳对接。     

基于FasterR-CNN算法的自主空中加油锥套识别

随着无人机技术的发展,自主空中加油技术增加了无人机飞行半径和有效载荷,提升了无人机的作战效能。本文针对复杂环境下无人机软管式空中加油的精确引导技术,在无人机自主空中加油近距离对接阶段过程中,对油机锥套识别这个关键环节展开研究。利用深度学习和图形处理,提出一种基于 Caffe 框架的 Faster R-CNN 神经网络深度学习的新方法。为了保证该方法的鲁棒性和广泛应用,采用软管式空中加油的真实数据,制作了一个图像的深度学习数据集。 根据实验数据验证了基于 Caffe 框架的 Faster R-CNN 锥套识别算法的鲁棒性和识别精度,并通过对比实验证明了在复杂的无人机加受油环境中,该识别算法也具有较好的锥套识别能力。     

基于拟合与插值的受油机前扰波建模与分析

在无人机软管式自动空中加油中,受油机前扰波对于空中对接有着重要的影响。针对前扰波建模的迫切需求,通过计算流体力学CFD仿真,得到受油机机头附近速度场数据,基于此数据分析速度随位置的变化规律。以多项式的函数形式用最小二乘法拟合出速度沿X,Y,Z三个轴向上的分布规律,根据此规律推测出速度在机头横截面上的二维解析表达式,再用多项式进行二维拟合,接着用平面插值在满足精度的条件下求解出速度与三维位置坐标的解析表达式。最后对X,Y,Z三个方向分别拟合插值并选取区域进行验证,仿真结果表明了模型的有效性并且可以看出沿Y轴方向进行插值误差最小。     

基于拟合与插值的受油机前扰波建模与分析

在无人机软管式自动空中加油中,受油机前扰波对于空中对接有着重要的影响。针对前扰波建模的迫切需求,通过计算流体力学CFD仿真,得到受油机机头附近速度场数据,基于此数据分析速度随位置的变化规律。以多项式的函数形式用最小二乘法拟合出速度沿X,Y,Z三个轴向上的分布规律,根据此规律推测出速度在机头横截面上的二维解析表达式,再用多项式进行二维拟合,接着用平面插值在满足精度的条件下求解出速度与三维位置坐标的解析表达式。最后对X,Y,Z三个方向分别拟合插值并选取区域进行验证,仿真结果表明了模型的有效性并且可以看出沿Y轴方向进行插值误差最小。     

基于拟合与插值的受油机前扰波建模与分析

在无人机软管式自动空中加油中,受油机前扰波对于空中对接有着重要的影响。针对前扰波建模的迫切需求,通过计算流体动力学(CFD)仿真,得到受油机机头附近速度场数据,基于此数据分析速度随位置的变化规律。以多项式的函数形式用最小二乘法拟合出速度沿x,y,z 3个轴向上的分布规律,根据此规律推测出速度在机头横截面上的二维解析表达式,再用多项式进行二维拟合,接着用平面插值在满足精度的条件下求解出速度与三维位置坐标的解析表达式。最后对x,y,z 3个方向分别拟合插值并选取区域进行验证,仿真结果表明了模型的有效性并且可以看出沿y轴方向进行插值误差最小。     

基于拟合与插值的受油机前扰波建模与分析

在无人机软管式自动空中加油中,受油机前扰波对于空中对接有着重要的影响。针对前扰波建模的迫切需求,通过计算流体力学CFD仿真,得到受油机机头附近速度场数据,基于此数据分析速度随位置的变化规律。以多项式的函数形式用最小二乘法拟合出速度沿X,Y,Z三个轴向上的分布规律,根据此规律推测出速度在机头横截面上的二维解析表达式,再用多项式进行二维拟合,接着用平面插值在满足精度的条件下求解出速度与三维位置坐标的解析表达式。最后对X,Y,Z三个方向分别拟合插值并选取区域进行验证,仿真结果表明了模型的有效性并且可以看出沿Y轴方向进行插值误差最小。     

硬式空中加油未对接系统建模与仿真

以硬式空中加油未对接系统为对象,考虑了加油机与伸缩管之间的相互作用,运用多体系统动力学中的牛顿-欧拉法对其进行建模。通过分析加油机与伸缩管间的运动约束,求解约束力与约束力矩,得到完整的系统模型。对所建模型进行仿真,仿真结果表明加油机的运动对伸缩管影响较大,证实了考虑管机相互作用的必要性;伸缩管的姿态运动是稳定的,但动态特性较差,并存在纵向与横侧向运动的耦合现象。     

空中加油软管-锥套动态建模与仿真

利用有限元分析法建立加油机流场下的加油软管动态模型,利用该模型分析加油机不同飞行条件下的软管-锥套平衡拖拽尾迹。利用牛顿运动定律建立软管-锥套的运动方程,分析软管的气动载荷。对第一段软管的运动施加约束建立变长度的软管-锥套模型。在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,分析加油机平飞、爬升、下滑状态下的软管-锥套动态特性。仿真结果与国内外公开的试飞数据相吻合,验证了模型的正确性。所建模型来可用于有人机空中加油训练模拟和无人机自主空中加油仿真等。     

自主空中加油视觉导航系统中的锥套检测算法

在软管式自主空中加油视觉相对导航系统中实现锥套的准确检测至关重要,由于加油机尾流及气流的影响,做随机运动的锥套区域的准确检测是具有一项挑战性的任务。将加油机锥套检测考虑为运动目标检测问题,提出了一种多尺度低秩和稀疏分解锥套检测算法。首先,对锥套图像序列进行平稳小波分解,得到多尺度低频图像序列;再将较粗尺度低频图像序列获得的目标作为下一较细尺度低频图像序列的目标可信图,再进行该尺度的低秩和稀疏分解获得稀疏项,即目标锥套区域。通过在真实加油机锥套图像数据上的实验结果表明,所提算法在进行锥套检测时是有效的。     

飞机编队相对导航技术研究

随着未来编队协同、空中加油等对相对导航功能要求的不断提高，而以往的相对导航信息处理方法对平台间导航参数传输的频率及延时等都有较为苛刻的要求，一定程度上影响了相对导航功能的稳定性。因此，本文研究了一种相对导航信息处理方法，首先介绍了整个系统的工作原理，在此基础上构建了相对导航信息处理架构，并建立了应用性较强的卡尔曼滤波方程， 研究了利用伪距差分方式获得相对观测信息的计算方法。仿真结果表明，相对导航信息处理方法表现出良好的性能，编队内僚机均可获得连续平稳、高精度的相对导航信息。     

非线性发射过载对激光引信光学接收系统的影响

激光引信包含精密光学系统,其中光学接收系统占重要地位,在常规弹药引信过程的应用中,高发射过载环境对系统弱回波聚焦质量造成严重影响,系统工作可靠性无法保证。提出接收聚焦透镜与窄带滤波片一体化方案,设计出一种新型缓冲结构接收系统光学,应用有限元分析软件ANSYS建立传统激光接收系统以及新型结构动力学模型,对接收聚焦透镜进行非线性动力学仿真以及ZEMAX光学仿真;最后进行空气炮冲击实验,结果表明:在经历70 000 g冲击加速度后,新型光学系统缓冲结构可有效缓解接收聚焦透镜塑性变形,提高脉冲激光束聚焦整形质量,激光回波能量显著增强。为常规武器激光引信接收光学系统抗高过载设计提供了一种新的方法和理论依据。     

Simulation System for Analog and Digital Transmissions

In this paper a complete communication system simulation package is described, which includes digital as well as analog operations to be performed on the signal to be transmitted. The package simulates the transmitter, the communication channel, and the receiver. The digital transmission simulation considers data communication systems with digital filtering, source and channel coding performing the operations of transmitter coding and receiver decoding. The two coding operations can be realized both separately and independently and in a strictly connected or "integrated" form. The analog transmission simulation includes the modulator, the transmitter pulse shaping filter, the communication channel, the receiving filter, and the demodulator. This section is very general, so that it allows the simulation of both analog and digital transmissions. Simulation results are presented regarding some combinations of the following techniques: predictive source coding, block codes able to correct random and burst errors, and modulation techniques such as AM,M-level PSK, FSK, and MSK. In particular, the paper presents the results of the analyses of an integrated source-channel coding applied to digital transmissions and of a system transmitting both voice and data for a VHF communication link between ground and aircraft for air traffic control applications.