On Trajectory Tracking Model Predictive Control of an Unmanned Quadrotor Helicopter Subject to Aerodynamic Disturbances

In this article a model predictive control (MPC) strategy for the trajectory tracking of an unmanned quadrotor is presented. The quadrotor's dynamics are modeled using a hybrid systems approach and, specifically, a set of piecewise affine (PWA) systems around different operating points of the translational and rotational motions. The proposed control scheme is dual and consists of an integral MPC for the translational motions, followed by an MPC scheme for the tracking of the quadrotor's attitude motions. By the utilization of PWA representations, the controller is computed for a larger part of the quadrotor's flight envelope, which provides more control authority for aggressive maneuvering. The proposed dual control scheme is able to calculate optimal control actions with robustness against atmospheric disturbances (e.g. wind gusts) and with respect to the physical constraints of the quadrotor (e.g. maximum lifting forces or fixed thrust limitations in order to extend flight endurance). Extended simulation studies indicate the efficiency of the MPC scheme, both in trajectory tracking and aerodynamic disturbance attenuation.     

基于变维卡尔曼滤波的UUV目标运动优化估计方法

为实现无人水下航行器精准、安全的跟踪目标从而高效地实现目标的信息采集,提出了一种针对该个体的目标运动优化估计方法。此方法通过建立目标运动模型,基于卡尔曼滤波基本原理,利用变维卡尔曼滤波的方法,达到UUV个体对目标运动状态准确估计的预期效果。为提高该方法的可行性,在利用最小化目标位置估计协方差矩阵完成目标运动轨迹估计及优化的过程中,考虑实际UUV机动时的最大速度限制、与目标最小距离的限制。文章详细阐述该方法的实现和步骤,并通过仿真实验验证了该优化算法的有效性。     

引入虚拟特征参数的混合实时任务调度及应用

提出了在实时环境下周期任务与非周期任务混合调度的一种新方法。引入非周期实时任务虚拟截止期、虚拟周期的特征参数,综合考虑各实时任务的多特征参数进行优先级设计,克服了单独考虑任务的个别参数以及忽略非周期任务自身特征的调度策略的局限性及调度风险,且能够尽可能地加快非周期任务的响应速度,提高系统整体的调度性能。将该方法在RT-Linux实时环境中实现,并针对无人飞艇的自动驾驶仪进行了任务实例的可调度性测试,证明了该调度策略的可行性。     

超轻型无人机光电侦察平台升降机构设计

为了解决搭载光电平台的无人机在飞行时受的阻力影响以及如何提高无人机的续航能力,增加无人机的飞行时间,针对此问题,设计了一种结构简单的无人机载光电侦察平台升降机构。光电平台工作时,通过升降机构伸出机外;光电平台停止工作时,收入机内,从而解决阻力的影响,另一方面,通过采用减轻升降机构重量,从而提高续航能力。升降机构采用碳纤维铝蜂窝夹层复合材料作为支撑板的主体材料,同以前应用的铝合金材料相比较,重量减轻4.5kg。经过多架次外场飞行试验,取得了良好效果,无人机续航能力有所加强。     

精确空投系统投放点确定的辅助决策模型构建

投放点的确定是精确空投系统任务规划中的重要内容,通过分析精确空投系统空投点确定流程,定义了系统投放可行域和投放可信域,给出了投放可行域的确定方法和投放可信域的确定模型,以及系统归航轨迹代价函数的表达式,通过计算归航轨迹的威胁代价优选投放点。     

结构化道路车道线的鲁棒检测与跟踪

针对智能车在视觉导航过程中车道线检测的鲁棒性和实时性问题,提出一种适用于结构化道路的车道线鲁棒检测与跟踪方法。首先,简化的Sobel算子提取车道线边缘图像,将边缘图像与改进的Otsu方法得到的车道线分割图像进行融合,实现对车道线标记点的鲁棒检测;然后,采用迭代最小二乘方法拟合车道线标记点并去除干扰点,并根据拟合参数建立车道线模型;最后,引入尺度无迹卡尔曼滤波(SUKF)对车道线进行跟踪。通过对多段实地采集的视频进行了仿真实验,结果表明,该方法对于高速公路车道线的检测率可达到99%,并具有较好实时性能;对于受损和弄污的城市道路车道线也体现出较好的鲁棒性和时间性能。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

无人机上行链路数据传输方案

为保证无人飞机在动态环境下数据传输的稳定性和可靠性,提出了一种循环正交M元扩频上行链路数据传输方案。按此方案传输数据,发送信号不存在潜在的周期性,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障。在动态环境中,由于载体具有较大的加速度,载波多普勒频移剧烈变化,普通接收机载波跟踪环极易失锁,故提出一种基于经验值查表的载波跟踪算法,在锁频环内引入经验值查找表,环路能自适应调整环路滤波器带宽,从而实现任意时刻的高精度载波跟踪。     

运输部机车车辆检修库平面布置分析

随着我国国民经济的持续快速发展,各钢铁企业加快了钢铁工业战略性结构调整的力度.因此,本篇论文对运输部机车车辆检修库平面布置进行分析,为运输部机车车辆检修库的设计提供借鉴.     

无人机战术组网的网络体系结构研究

无人机的运用是网络中心战中至关重要的一个环节,其组网是增强无人机之间通信能力的重要手段,移动Ad Hoc网络是实现无人机战术网络最合适的网络体系结构.根据无人机网络的特殊应用环境及其战术通信的特点,提出了基于无人机战术网的移动Ad Hoc网络分布式的网络体系结构.鉴于跨层设计是实现未来移动通信系统高速率和高服务质量的必然趋势,提出了无人机战术网络的跨层设计与优化思想,为无人机组网研究提供理论指导、实现方法和技术手段.