小型无人机空速测量系统设计

空速是无人机飞行控制系统的基本测量参数;为了计算无人机空速,需要测量气流动压;介绍了无人机空速的测量原理,设计了基于C8051F020单片机、利用MPXV5004传感器测量气流动压的无人机空速测量系统;根据空速计算公式,对传感器测量造成的速度误差进行了估算,得出测量速度误差小于1.5 m/s,满足无人机飞行控制系统的精度要求;利用MATLAB工具对气压的速度计算公式进行了数值拟合,有效地解决了单片机计算能力不足的问题;所设计的系统体积小,重量轻,功耗低,可靠性高。     

基于单片机的无人机指示空速测量系统设计

介绍了一种基于单片机的无人机指示空速测量系统的设计与实现;论述了系统的硬件组成和算法设计.针对指示空速与动压的函数关系式,提出了线性插值算法的设计方案,系统相对误差控制在2%以内.测试结果表明:该系统具有良好的稳定性,能实时、高精度地解算并输出指示空速值.     

小型无人机真空速测量系统的设计

通过对真空速测量系统设计解算原理的推导与分析,给出了大气温度对解算真空速的影响结果,并提出了在无人机上简易空速测量系统消除大气温度对其影响的办法,结果表明,考虑大气温度的影响后,可使测量准确度提高到3km/h。     

基于ARM的无人机真空速测量系统设计

设计了以ARM微处理器为核心的中央控制处理单元,用于无人机真空速测量系统中。通过公式分解,并采用线性低次插值算法,有效解决了真空速解算公式复杂的缺点;同时利用ARM的UART串口总线,实现了传感器输出特性曲线、真空速的上位机实时显示,使系统相对误差控制在2.5%以内。测试结果证明了该系统具有良好的实效性和稳定性、精度高,优于传统的测量装置。     

无人机空速测量系统仿真与设计

在无人机空速测量系统设计中,要经过系统功能划分,软硬件设计,电路制版,整体联调等步骤,结果是否符合设计要求通常需要软硬件设计完成调试通过后才能得知。而整个设计牵涉环节较多,很少一次达到目的。Proteus软件是一个完全脱离硬件平台进行系统虚拟开发的工具,结合Keil C51软件可以方便的完成整个系统的设计,仿真中可以随时修改设计、调整软硬件分工以提高系统性能降低系统误差。使用仿真软件对设计方案的各个环节进行验证和优化,测试系统性能,可及时发现系统瓶颈,优化软硬件设计,提高效率,缩短开发周期。     

基于FPGA的指示空速测量系统的研究

介绍了一种基于现场可编程(逻辑)门阵列(FPGA)的指示空速测量系统的设计与实现,阐述了该测量系统的工作原理和硬件与软件设计。针对指示空速与动压的函数关系式,提出了基于插值法逼近的系统设计方案,逼近函数的相对误差小于0.1%。此外,基于FPGA的硬件平台具有很高的计算速度和准确性。测试结果表明:系统性能稳定,效率好,精度高,优于传统的测量装置。     

无人机高精度容错高度测量系统设计

基于大气数据计算机、全球定位系统(GPS)和线加速度计,给出了一种高精度和高可靠性的高度确定算法。根据运动学和传感器测量模型建立了高度测量系统的状态方程和测量方程,利用Kalman滤波方法得到了高度估计,并根据测量信息的冗余设计了系统的故障检测和隔离算法。仿真结果表明:该系统的高度测量具有较高的精度,同时有着较好的可靠性。     

高精度小型无人机气压高度测量系统的设计

介绍了一种基于MPX4115传感器和C8051F352单片机的小型无人机高度测量系统的设计及实现过程,详细论述了系统软硬件的设计原理,对传感器性能进行了分析并利用压力校验仪对其压力、温度补偿系数进行修正,保证测量准确度;通过硬件设计增加抗干扰能力并设计软件滤波算法提高输出稳定性;对高度-气压公式进行了插值拟合,解决了单片机计算能力不足的问题,提高计算性能;该系统具有小型化、功耗低、结构简单、精度高,稳定性和抗干扰能力强等优点。     

一种小型无人机大气数据测量系统设计

针对现有的无人机大气数据测量的设备种类稀少、价格昂贵、精度偏低等问题,设计了一个小型无人机大气数据测量系统样机。结合无人机大气数据测量系统的工作原理,选用32位高速处理芯片(AVR32UC3B0256)、新型数字式压力传感器BMP085,以AVR32 Studio为开发平台,采用去最值滑动平均滤波算法进行数据处理,实时测算出飞行参数。经实验验证,所设计的系统具有实时性、低功耗、小型化、低成本等特点,能较好地完成无人机气压高度、指示空速、温度等大气数据的测量,有较强的现实意义。     

小型飞行器低速气压式空速计设计

针对小型飞行器相对空速测量问题,提出一种气压式空速计设计方案;首先分析计算200km/h以内、精度1m/s的空速计测量需求,提出选用SM5662-003-D3L作为气压敏感元件,分析其工作特性及测量精度;给出信号调理电路的总体设计架构,分别完成公用电源电路、仪表放大电路、三阶巴特沃斯低通滤波器电路、高精度有源限幅电路的构建和调试;设计完成等效气压传感器输出电路,检验了信号调理电路的工作性能,结果表明,空速计能准确感应相对空速,电路输出稳定。     

无人机的自动着陆控制

无人机的自动着陆控制是无人机控制中的一个难点,文中给出了一种无人机自动着陆的控制方法,并在某型无人机上得到了应用.基于无人机真实的风洞试验数据,利用MATLAB建立了无人机自动着陆的线性化模型和非线性模型,设计了无人机自动着陆导引控制方案及控制律,并在实际飞行试验中得到了验证,最终的飞行试验结果表明了所设计的自动着陆控制律能满足自动着陆的要求,并具有很好的静态和动态特性.     

无人机技术在观音阁水库的应用研究

随着无人机技术的不断发展,其在水利行业的应用受到广泛的关注。为提升水利信息化水平,运用无人机技术作为空间数据获取的重要手段,是对卫星、有人飞机遥感等传统遥感技术的有力补充。以无人机技术为核心,以其在观音阁水库的测绘应用为实例,介绍无人机地面站的操作流程,以及图像数据处理软件Pix4Dmapper的使用方法,论证无人机具有适用地形广泛,影像传输实时性强,运行成本低,操纵快速高效等优点;最后剖析无人机技术在山洪灾害、水资源、水利工程测量规划等方面的应用方向,并指出其在水利行业发展亟需解决的问题。     

旋翼无人机变速下的多图像目标监测仿真

旋翼无人机在变速状态下的多图像目标识别对飞行性能有着重要的影响.旋翼无人机变速状态下,采集的多目标图像受到飞行不定速度的影响,造成采集的识别目标图像之间会出现可识别特征叠加、特征纯正缝隙和重叠等问题,造成可识别图像特征不连续.利用传统算法识别飞机变速下采集的多目标图像特征,无法对不联系的图像特征进行建模,一旦发生飞行速度变化,会造成无人机多目标识别结果出现较大偏差.提出采用经验模态分解算法的旋翼无人机多目标识别方法.根据旋翼无人机采集的不同目标的航拍图像,进行经验模态分解,针对分解结果进行重构,实现变速下多目标航拍图像融合.将融合处理后的结果,进行特征点提取和空间位置计算,实现旋翼无人机的多目标识别.实验结果表明,利用改进算法进行旋翼无人机的多目标识别,能够提高变速下多图像目标识别的准确性.     

无人机电源地面测试系统设计

为了实现对某型无人机电源系统的快速检测,设计了一种基于Labwindows/CVI的无人机电源地面测试系统。测试系统的硬件部分能够实现数据的快速采集,软件部份分为数据采集软件和数据处理软件。实际应用表明,该系统测试结果达到设计要求,具有运行稳定可靠、操作方便、维护简单的特点,能够满足无人机电源系统的维护保障需要。     

无人机吊挂飞行的非线性控制方法设计

针对四旋翼无人机吊挂飞行系统,本文设计了一种新型控制策略.本文首先建立了四旋翼无人机吊挂系统的数学模型.其中负载被看作由刚性绳悬挂在四旋翼无人机重心位置的质点.之后本文通过能量分析的方法设计了针对此系统的非线性控制器.本文提出的控制方法可以在抑制吊挂负载摆动的同时将四旋翼无人机移动到目标位置.本文运用李雅普诺夫稳定性分析和拉塞尔不变性原理对闭环系统的稳定性进行了证明.最后,通过数值仿真,分别将本控制器镇定控制和调节控制的控制效果与线性二次调节器(linear-quadratic regulator,LQR)控制器进行了对比.     

基于知识库的无人机作战自主决策方法的研究

提高无人机的自主决策能力是提升无人机在现代战争中作战能力的重要手段。通过对无人机对地作战过程的研究,分析归纳影响无人机自主决策的相关因素,并将无法用数学模型描述的军事规则使用产生式规则来表达,建立作战规则库。然后提出一种基于知识库的自主决策方法,该方法通过动态贝叶斯网络模拟人对态势的认知,通过产生式规则进行决策,其中加入实体的状态描述来控制决策流程,以此来完成无人机的自主决策。仿真结果表明,该方法科学有效,可使无人机自主做出合理决策。     

无人机空中通信数据库信息盲检索系统设计

对无人机空中通信数据库信息盲检索系统进行设计,能够有效解决传统盲检索系统存在的数据召回率低、细粒度差、检索准确度低及实时性差等问题。先给出无人机空中通信数据库信息盲检索系统的总体架构设计,通过对存储器结构进行改进,实现系统硬件部分的优化;采用Java语言和嵌入式开发库设计可视化检索页面,选取检索信息,增设中间件搜索功能,通过盲检索功能的实现,完成系统软件部分的开发,从而设计出无人机空中通信数据库信息盲检索系统。实验结果表明,该系统数据召回率高,细粒度强,检索准确度高,实时性好。     

无人飞行器纵向剖面轨迹优化

对飞行管理系统的纵向剖面轨迹优化功能进行了研究.以固定距离最省油为优化指标,用能量法动态地建立了3阶段轨迹优化模型.区别于固定推力只对速度寻优的传统的模型求解方法,把发动机推力和速度同时作为寻优变量,并结合无人飞行器飞行的物理过程,将3阶段轨迹优化模型进一步变换成非线性规划问题,利用再开始FR(Fletcher-Revees)共轭梯度法进行求解.最后以某型无人飞行器为例进行仿真验证,结果表明将发动机推力设为变量比推力固定求得的纵向剖面最优轨迹更省油,对节省燃油降低经济成本有一定的实用参考价值.     

固定翼无人机的自抗扰反步控制

针对固定翼无人机姿态和速度控制中系统存在模型不确定性和外界扰动的情况,本文设计了基于扩张状态观测器的反步控制器抑制系统扰动以提高无人机的控制性能.首先建立无人机速度误差模型和姿态误差模型,其中姿态误差模型采用四元数作为变量以避免欧拉角在描述姿态时存在的奇点问题和复杂三角运算;进而设计扩张状态观测器对系统中存在的扰动进行估计,并将扰动估计值与控制器设计相结合,分别设计出姿态控制器和速度控制器来抑制扰动的影响且使无人机姿态和速度收敛到期望值.最后基于李雅普诺夫理论证明系统的稳定性.仿真结果表明,本文所设计方法能够抑制系统中存在的扰动.