某型无人机地面站导航台的设计与实现

为了给地面站操纵人员提供无人机当前所处的位置及飞行参数信息,对无人机进行导航,使无人机能够安全稳定地飞行,文章参考人机界面开发原则设计实现了无人机地面站导航台;导航台以LabWindows/CVI为软件基础开发平台并采用MapX组件技术,实现了无人机航迹规划、飞行位置实时跟踪及飞行航迹显示等功能;经半实物仿真实验测试,结果表明导航台的设计达到了系统功能要求,能够高效、正确地完成各项导航任务。     

基于MapX的无人机生存力分析系统

生存力是无人机设计和使用中最优先考虑的技术指标之一,针对现代战场仿真对态势实时显示及分析结果直观表现的要求,应用MapX组件技术研制了无人机生存力分析系统。首先,简要介绍了MapX的主要框架和特点,讨论了无人机生存力分析系统的功能、组成,并给出了系统的模块划分和程序流程;然后,详细分析了在VC++环境中结合MapX技术实现战区地图显示、漫游、缩放以及作战想定、生存力数据显示处理的功能;最后,给出了生存力分析仿真算例。仿真实验表明,该系统能真实、直观、动态地表现无人机所处的战场地理环境,便于生存力影响因素的分析。     

小型无人机地面监控系统的设计与实现

地面监控系统是整个小型无人机系统的重要组成部分。在Windows平台下,以VC＋＋6.0作为开发工具,嵌入Mapx控件,设计了一套地面监控系统,实现了飞行参数实时获取与显示、飞行位置实时更新和航向控制、电子地图操作、航线规划与航迹显示、数据存储与分析等功能。飞行实验表明,该软件运行可靠稳定,可以有效地对无人机进行监控,具有一定的实用性和推广价值。     

基于面向对象语言和MapX组件的雷电定位监测系统

采用面向对象语言Delphi集成MapX组件进行地理信息系统GIS开发,解决了雷电数据在电子地图上的处理与显示问题.文中详细介绍了MapX组件的引入、地图数据的预处理以及雷电数据同地图的绑定,对将GIS引入到气象业务中进行尝试.     

小型无人直升机通信系统的设计与实现

通信系统是无人机系统中最重要的组成部分之一,为了实现小型无人直升机稳定可靠的全自主飞行控制,设计并实现了基于WIFI并运用UDP协议和SOCKET通信机制的无人机系统实验数据链,在此基础上,基于无线射频模块和WIFI,实现了用于无人机运营阶段的远程飞行数据链;首先介绍无人机的通信系统框架,再对无人机实验数据链和远程飞行数据链的数据通信协议及软硬件实现进行详细说明;该通信系统有充裕的数据载荷,数据下传和上传延迟满足系统实时显示和控制要求,可在无人机平台上稳定可靠运行.     

融合Google Earth的无人机遥控遥测地面站设计

针对无人机飞行监测和控制的要求,设计了一款飞行监测和控制的无人机遥控遥测地面站系统软件. 无人机遥控遥测地面站系统软件包括系统调试、航迹规划、飞行监测、视频捕捉和数据回放等功能模块,融合Google Earth COM API二次开发技术基础上运用Visual C++6.0作为系统开发环境,采用模块化理念并嵌入串口通信技术、虚拟航空仪表技术、视频捕捉技术等进行软件开发.     

基于虚拟现实的无人机地面监控仿真系统

介绍一种以PC机的Windows操作系统为平台，利用VisualC 6．0和OpenGL共同开发的一套无人机地面监控仿真系统根据实际需要建立用于显示各种参数的仪表模型；通过PC机的串口和无线数字电台接收飞行数据；同时，可以向无人机发送各种飞行指令来控制无人机飞行该系统对于进一步开发整套无人机飞行仿真系统有一定的借鉴作用     

基于uC/OS的无人机仿真系统设计与实现

为了在地面设计无人机控制律,验证无人机飞控系统工作性能,本文设计与实现了基于uC/OS嵌入式操作系统的无人机仿真系统.该仿真系统由飞行仿真PC上位机、地面控制站PC机和控制下位机组成.能够模拟航迹规划,指令发送和无人机跟踪航迹飞行全过程.仿真实验表明该仿真系统能有效模拟无人机系统工作过程,能够为无人机系统开发提供支持.     

基于MapX开发的无人机导航系统

使用MapX在无人机导航系统中添加能够处理矢量地图数据的地理信息模块,可以显著地提升系统的性能;文章对如何在矢量地图下进行无人机导航与任务规划进行了研究,完成对地理信息系统中矢量地图的基本控制和操作,并在地理信息图上进行航线的设定与修改;另外,针对二维矢量地图无法对无人机进行三维空间定位的问题,文章通过在无人机导航系统中添加高度位置显示模块,用二维平面地图与高度图相结合的方式来实现对无人机位置的三维定位;通过在无人机仿真实验系统中的使用,证明了该系统能高效、直观地对无人机飞行进行监视与控制。     

四旋翼无人机飞控系统仿真平台研究

为了便于对四旋翼无人机的飞行控制系统进行开发,设计了一个用于验证飞行控制系统的全数字仿真平台;建立了四旋翼无人机的数学模型,利用Simulink下的RTW(Real-Time Workshop)工具箱将数学模型转化为C++代码添加到仿真平台中;设计了可视化平台,可将仿真过程直观的进行显示;仿真平台采用C++语言实现,具有良好的外部接口,可方便的将设计好的飞行控制算法添加到仿真平台中,以进行验证和参数整定,还具有数据存储和仿真过程回放等功能;经实际运行表明,仿真平台直观可视,运行良好,能较好地对飞控系统进行仿真验证。     

多要素气象观测无人机系统的设计与应用

针对开展城市小尺度精细化气象观测的应用需求,通过将无人机控制技术、气象观测技术与计算机及通信技术相结合,研制了一套多要素气象观测无人机系统,并开发了相应的数据采集传输模块和地面监控展示软件,实现了基于无人机平台的气温、气压、相对湿度、风速、风向、颗粒物浓度等气象要素的采集与实时传输。经过地面和空中飞行试验数据对比验证,该系统操控灵活、运行良好、稳定可靠,具有良好的应用前景,可广泛应用于城市精细化气象观测、应急救灾、环境监测等领域。     

基于气象无人机飞行状态的“野值”判定及剔除方法研究

气象无人机探测过程中误差较大的数据统称为野值数据,研究如何判定并能够成功剔除野值就成为了提高气象无人机测风精度的重要方法。首先通过判定并剔除气象无人机飞行状态中的加速度和角速度的野值数据,进而根据有效的加速度和角速度信息确定无人机飞行状态,建立了匀速直线、变速、转动、其它非惯性运动等四种飞行状态下的野值评判标准,并设定了相应的阈值,给出了基于不同飞行状态的野值判定、剔除方法,通过仿真分析结果表明,该方法明显剔除了误差较大的数据,成功降低由于测量总压波动所引起的风速误差,对提高气象无人机测风精度具有重要参考价值。     

考虑环境特征的无人机气象探测数据关联规则挖掘方法

针对无人机气象探测数据提取时效性较低、难以与实际数据关联的问题，研究考虑环境特征的无人机气象探测数据关联规则挖掘方法。基于机翼类型和发动机性能，确认最优气象探测环境，基于关联规则算法，建立无人机探测数据挖掘模型，对照高程变化规律，分析气象探测环境参数特征与无人机气象探测数据关联度，挖掘无人机气象探测数据。实验结果表明：以20 h的无人机气象探测时间为标准，在气象数据词条不断增长的基础上，本文方法能够将挖掘时间控制在4.8 s以内，并在相对湿度数据关联过程中，能够与实际数据较为接近，保证气象数据挖掘的时效性，具有实际应用价值。     

基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法

无人机飞行受到气动阻尼扰动,从而导致控制稳定性不好。当前采用翼型截面气动参数调节的方法进行无人机抗扰控制,以扭角以及振动方向等参数为约束指标,参数调节的模糊度较大,对气动姿态参数调节的稳定性不好。文中提出基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法。该算法根据无人机的飞行工况构建各阶模态对应的气弹耦合方程,在速度坐标系、体坐标系、弹道坐标系三维坐标系下构建无人机的飞行动力学和运动学模型;采用卡尔曼滤波方法实现对无人机飞行参数的融合调节和小扰动抑制处理,并采用末端位置参考模型进行无人机飞行轨迹的空间规划设计;在卡尔曼滤波预估模型中实现对动力学模型的线性化处理,采用气弹模态参数识别方法进行无人机的飞行扰动调节;将姿态控制作为内环,获得位置环状态反馈调节参数;以无人机的升力系数和扭力系数作为气动惯性参数进行飞行姿态的稳定性调节,从而实现无人机抗扰动控制律的优化设计。采集飞机的俯仰角、横滚角和航向角作为原始数据在Matlab中进行仿真分析,仿真结果表明,采用所提方法进行无人机抗扰动控制的稳定性较好,对气动参数进行在线估计的准确性较高,航向角误差降低12.4%,抗扰动能力提升8dB,收敛时间比传统方法缩短0.14 s,无人机飞行的抗扰动性和飞行稳定性得到提高。所提方法在无人机飞行控制中具有很好的应用价值。     

Unmanned Aerial Vehicle Security Using Recursive Parameter Estimation

The proliferation of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) brings about many new security concerns. A common concern with UAV security is for an intruder to take control of a UAV, which leads for a need for a real time anomaly detection system. This research resulted in a prototype UAV monitoring system that captures flight data, and then performs real time estimation and tracking of the airframe and controller parameters. The aforementioned is done by utilizing the Recursive Least Squares Method (RLSM). Using statistical validation and trend analysis, parameter estimates are critical for the detection of cyber attacks and incipient hardware failures that can invariably jeopardize mission success. The results demonstrate that achieving efficient anomaly detection during flight is possible through the application of statistical methods to profile system behavior. The anomaly detection system that was designed can be performed in real time while the UAV is in flight, constantly verifying its parameters.     

小型无人机对地跟踪系统图像清晰化及仿真

研究小型无人机机载摄像机图像退化的复原问题。为了提高盘旋工作状态下图像恢复效果,针对小型无人机盘旋工作状态与平飞作状态图像退化机理的差异,通过对图像模糊过程进行分析,根据小型无人机摄像特点,给出了小型无人机盘旋状态图像清晰化方案。即通过量化将同时存在不同像移量的图像分成几个区域,在各区域中像移量一致,再对各区域采用维纳滤波并行处理,最后合并成整体图像。仿真结果表明,清晰化方案在盘旋状态下,退化图像能取得较好的恢复效果,且抗噪性能较强。     

基于MPC的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统

目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.     

飞行仿真系统数据可视化设计与实现

研究飞行仿真系统结果数据可视化,为验证分析飞行仿真系统结果的正确性,需要对仿真系统输出的飞行性能数据进行实时在线观测并与标准数据进行对比分析。针对飞行仿真系统对飞机飞行数据实时观测的需求,设计了一种可实时观测的飞行仿真数据可视化方案。在建立仿真系统模型的基础上,为了提高系统的可靠性和优化数据结构,提出了新的数据结构和曲线生成算法绘制实时曲线,实现了数据的可视化观测,避免了实时绘制过程屏幕的闪烁和曲线出现的锯齿。并结合飞行仿真特点,利用MapX组件技术加载了具有导航台的全国地图,对传统的电子地图显示进行了改进,实现了飞机在地图上的实时航迹观测。仿真结果表明,系统能够实时观测仿真结果并分析系统误差,实现飞行仿真数据的可视化,并可验证飞行仿真系统的正确性。