面向不确定性环境的多无人机协同防碰撞

随着无人机碰撞事故的增加, 防碰撞已成为多无人机共空域飞行亟待解决的问题。首先, 进行多无人机协同防碰撞体系结构设计, 然后, 提出一种新的模型预测控制方法: 应用扩展卡尔曼滤波预测不确定性环境空间的障碍物和目标轨迹, 无人机通过机间通信实现环境信息共享, 基于模型预测控制方法进行多无人机协同防碰撞制导决策。仿真结果表明所提方法的有效性, 同时协同机制的效果明显。     

多无人机时序到达协同控制方法

时序到达控制是无人机协同控制方向新近产生的典型问题, 对异构无人机协同执行搜索、跟踪、打击、评估等任务具有重要潜在价值。引入计算几何学中的Laguerre图用于航路规划, 当两个威胁区域不相交时, Laguerre图生成的初始航路必然从它们之间的空隙内穿过。针对时序控制精度不高的问题, 采用周期性的速度修正方法, 有效提高了到达时间精度。仿真结果表明, 所提出的时序到达控制方法能够有效实现多无人机时序到达, 并且具有较高的鲁棒性和控制精度。     

基于MTPM和DPM的多无人机协同广域目标搜索滚动时域决策

传统的协同搜索决策方法在目标引导和机间协同方面存在不足. 研究建立了基于分布概率预测的目标概率图（Target probability map,TPM）初始化方法和基于贝叶斯准则的目标概率图动态更新方法,形成了修正目标概率图（Modified TPM,MTPM）及其运算机理.考虑对任务子区域进行可控回访,定义了数字信息素图（Digital pheromone map,DPM）,建立了数字信息素图使用方法及更新机理.设计了基于MTPM和DPM的寻优指标,建立了基于滚动时域控制的协同搜索决策方法（MTPM-DPM-RHC method,MDR）.仿真表明: 1） MTPM能有效降低对目标的虚警率和漏检率;2） DPM能有效实现对任务区域可控回访;3） MDR方法的遍历能力、重访能力和目标搜索效率均优于已有方法.     

基于改进遗传算法的无人飞行器三维路径规划

文章针对现有无人飞行器低空突防三维路径规划方法工程实现困难等问题,提出了一种基于改进遗传算法的三维路径规划方法。该方法对地形高程数据进行综合平滑处理,建立满足无人飞行器机动性能的安全飞行曲面,结合威胁的量化模型,采用改进遗传算法在安全飞行曲面上规划出三维飞行路径。将实际工程中的部分约束条件应用到改进遗传算法的设计中,提高了算法搜索效率,且算法结构简单,易于工程实现。仿真结果表明,算法执行效率高,能满足无人飞行器低空突防路径规划的工程性需要。     

广义频率响应函数的鲁棒建模新方法

针对基于非线性谱分析的故障诊断技术的需要,研究了非线性系统的广义频率响应函数的鲁棒在线建模方 法。首先将次元分析算法应用于Volterra级数模型的辨识,并通过对此算法的修正,得到了一种改进的Volterra系统的鲁 棒辨识算法。对其鲁棒性能进行的分析表明,改进算法的鲁棒抗噪性能被明显提高。在此基础上,提出了一种广义频率响 应函数的两步鲁棒建模新方法。仿真实验表明,该方法具有良好的鲁棒收敛性能,能够有效解决GFRF的在线建模问题。     

微型仿昆扑翼飞行器解耦操控机制

提出一种解耦操控机制，用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题．首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用；然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上，通过调整翅膀的振翅运动参数，设计了一个能对气动力和气动力矩实现独立控制的解耦操控机制．此操控机制采用周期函数将控制输入量参数化，从而在仿昆扑翼布局的动力学模型中引入更多数目的独立控制量．通过将原动力学系统转化为完全能控系统，解决了仿昆扑翼布局的欠驱动控制问题．同时，此操控机制仅仅要求转动角可控，有效地降低了仿昆扑翼飞行器的设计难度．     

微型飞行器的仿生感知与控制

微型飞行器是无人机家族的新成员,它体小质轻的特点决定了它对所需传感器的质量、尺寸、能耗和性能有严格的限制,根据常规传感器已经很难设计出具有良好飞行性能的厘米级微型飞行器。一些学者根据飞行生物感觉器官的工作原理,设计了多种性能优异的仿生传感器。在概述了仿生传感器,特别是光流传感器的研究和发展现状基础上,分析了仿生传感器的研制所涉及的关键技术,讨论了它在微型飞行器控制中的应用前景     

多无人机任务推演系统研究

研究多无人机任务推演系统的设计与实现过程,在多无人机任务推演系统具体需求的基础上,设计系统的分层体系结构与具体功能模块。针对系统实现过程中的多机协同任务分配及航迹规划问题,建立相应的数学模型并使用改进遗传算法对模型进行求解。使用分布式处理技术解决模型解算与实时数据显示的矛盾。基于MapX控件实现系统中战场地图的显示与操作功能。该系统对制定合理作战方案、发挥无人机的最佳作战效能具有重要意义。     

仿昆扑翼飞行器全解耦控制

针对仿昆扑翼飞行器飞行控制所面临的欠驱动问题,基于平均理论,提出采用周期时变反馈策略控制仿昆扑翼飞行器的策略,并给出了设计周期时变反馈控制器的输入参数化设计方法．该方法对飞行昆虫的扑翼运动进行仿生模拟,通过调整根翅运动参数,实现了对6个方向气动力和力矩的独立控制．本质上就是用参数表示欠驱动系统的输入,并以此构造周期时变反馈函数;从而在原系统中引入更多数目的独立控制量,将原系统转化为完全能控系统．然后,将此可控系统线性化,并利用线性反馈控制器设计工具设计其反馈控制律．仿真结果表明,基于该策略设计的控制器具有响应速度快、稳定误差小、鲁棒性强等特点．     

克服V型障碍陷阱的激光雷达机器人分层避撞方法

激光雷达以其高的角度和距离分辨率被广泛地应用于移动机器人的障碍规避,但其固有的探测特性易使机器人陷入V型障碍陷阱,并增大路径代价.为此,通过深入分析激光雷达精度与距离的特性关系,提出按照探测精度将探测区域划分为模糊规避区、精确规避区和应急规避区,进而建立一种分层障碍规避方法.为模糊规避区设计神经网络障碍规避算法,同时在精确规避区采用边界点追踪法避撞.仿真实验表明,所提出方法相较于传统的激光雷达避撞方法,不仅能够使机器人避免误入V型陷阱,而且可以产生更小的路径代价.