FPGA与ARM的无人机陀螺仪数据接口设计

在无人机系统与地面站通信过程中,机载陀螺仪姿态数据的高速产生与外部相对低速的无线数据模块传输的矛盾日益突出,严重制约着无人机的发展。针对这一问题,采用FPGA FIFO作为高速数据缓冲,提出一种基于FPGA内建FIFO的无人机陀螺仪前级通信接口。通过高速异步FIFO缓冲,将无人机陀螺仪姿态数据经由FPGA准确无误地发送给地面站,显著提高数据传输质量,实现了高速芯片与低速设备之间的通信。整个设计在实际应用中效果良好,数据稳定可靠,满足了低误码率与高稳定性的要求,以及无人机与地面站高速通信的需求,有着广阔的市场应用前景。     

基于遗传算法的广义Takagi-Sugeno模糊逻辑系统最优参数辨识

针对Takagi-Sugeno模糊逻辑系统的隶属函数不具有自适应性且模糊规则数的确定 带有很大的人为主观性,这里引入了一类广义Takagi-Sugeno模糊逻辑系统;在模型实现上，以 广义Takagi-Sugeno模型为个体,采用简单、有效的矩阵编码方式,借助遗传算法得到一个次优 的广义Takagi-Sugeno模糊系统模型,该模型不仅能很好地逼近所要辨识的非线性系统,而且 还具有较低的复杂度.仿真结果表明了广义Takagi-Sugeno模型及其参数辨识方法的正确性和 有效性.     

航路实时重规划中层次化结构的混合A*方法

针对航路实时重规划中快速性和准确性的矛盾,提出一种层次化结构的混合A*方法。该方法包括离线全局航路规划、事件触发全局重规划和时间触发局部航路规划3个层次,各个层次分别采用多层A*方法、局部快速实时A*方法和多层变步长A*方法实现。通过在不同威胁情况下的数值仿真结果表明,该方法能够快速、准确地给出最优航路。     

基于非线性块反步控制的无人直升机航迹跟踪算法研究

针对小型无人直升机系统高度非线性、强耦合和易受内外部扰动干扰的特点,提出了一种非线性块反步控制与广义比例积分观测器相结合的控制策略。该方法采用广义比例积分观测器构建多阶观测回路对系统状态量、扰动量及扰动量的多阶导数进行估计,然后将扰动的估计值代入到直升机系统模型中,采用反步法回归递推得到直升机的跟踪飞行控制律。通过对阶跃信号和复杂“8”字形航迹的航迹跟踪仿真,结果表明：在多种内外部扰动影响下,所设计的控制律具有良好的动态响应和航迹跟踪性能以及抗干扰能力。相较于常规非线性扰动观测器,广义比例积分观测器对高阶和快速时变扰动具有更高的预估精度,可以达到更好的扰动抑制效果。     

非平稳振动信号的角域重采样小波解调分析方法

对于旋转设备的非平稳多分量振动信号,在已知转速变化规律的情况下,采用转速跟踪分析中的角域重采样方法使其变成阶比值固定的信号,再利用小波解调方法的带通滤波与解调分析两重功能,就能从混合振动信号中提取出各个阶比分量并获得对应的解析信号。该方法成功地解决了旋转设备严重非平稳振动信号的分析问题,并可拓展应用于至其它非平稳信号的分析。拓展算法具有类似HHT的算法结构,适用面广。文中同时给出的数值计算方法配合采用了细化分析及快速解卷积运算,保证了整体算法的稳定性、精确性和快速性,克服了HHT稳定性差的缺陷。论文最后对航空发动机试车过程中的振动数据采用本文方法和其它方法的应用效果进行了分析对比,证明了本文方法的有效性。     

深度残差网络的无人机多目标识别

传统目标识别算法中,经典的区域建议网络(RPN)在提取目标候选区域时计算量 大,时间复杂度较高,因此提出一种级联区域建议网络(CRPN)的搜索模式对其进行改善。此外, 深层次的卷积神经网络训练中易产生退化现象,而引入残差学习的深度残差网络(ResNet),能 够有效抑制该现象。对多种不同深度以及不同参数的网络模型进行研究,将两层残差学习模块 与三层残差学习模块结合使用,设计出一种占用内存更小、时间复杂度更低的新型多捷联式残 差网络模型(Mu-ResNet)。采用 Mu-ResNet 与 CRPN 结合的网络模型在无人机目标数据集以及 PASCAL VOC 数据集上进行多目标识别测试,较使用 ResNet 与 RPN 结合的网络模型,识别准 确率提升了近 2 个百分点。     

航空发动机四输入四输出H∞控制与仿真

随着对航空发动机性能要求的不断提高,发动机控制系统逐渐发展成为多变量控制系统.为提高静态稳定性和动态品质性能,根据发动机的工作原理确定发动机的四输入四输出变量,并建立航空发动机四变量小偏差状态变量模型,将H∞混合灵敏度设计方法应用于航空发动机多变量控制中,通过加权阵的选取获得了满足性能指标要求的航空发动机H∞鲁棒控制器进行仿真,仿真结果表明,控制系统不仅在标称设计点满足各项性能指标要求,且在整个飞行包线内具有鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

基于PID网络的航空发动机多变量系统解耦控制

研究飞机发动机稳定性控制问题,由于航空发动机是多变量系统,各同路间存在耦合现象,影响系统稳定性能.为保证飞行可靠性,提出采用PID网络设计航空发动机多变量系统的解耦控制器.根据发动机的工作原理及变量选择的一般原则,利用改进的最小二乘法拟合建立发动机四变量小偏差状态模型,并添加动量PID网络设计航空发动机四变量系统的解耦控制器进行仿真.结果表明,建立的航空发动机四变量系统解耦控制器具有解耦性强、调节时间短、精度高等特点,满足航空发动机控制器设计的要求,为设计提供了科学依据.     

LMS自适应滤波算法的改进及性能分析

关于研究自适应滤波器算法优化问题,为了改善数字传输系统抗干扰能力,提高稳定性,减小误差,引入了自适应滤波算法,并详细分析了算法步长因子与失调误差e(n)之间关系对算法性能的影响.采用了改进的双曲正切函数为变步长,对传统的LMS算法进行了改进.分析了参数α、β、m对算法性能的影响.算法不但收敛速度快、稳态误差小,而且克服了变步长LMS算法达稳态时,步长变化太快的缺陷.利用MATLAB仿真结果与理论分析相一致,表明了算法具有良好的性能特性,可广泛应用于各种数字通信中.     

遥测调制体制研究

为了发展高速有效的航空航天遥测通信体制,针对航空航天遥测通信高速、高带宽、高效率及低干扰等要求,提出了C-WQPSK调制方法.该方法是在不考虑基带脉冲信号的正交相移键控的基础上对调制波形进行重新设计,将原来的调制波形扩展为相位跳变角及跳变持续时间均可改变.给出了C-WQPSK调制原理的理论分析和性能研究,并与正交相移键控、Feher-Patented QPSK进行了性能比较,通过MATLAB仿真实验,表明了该调制方法的正确性和有效性.