一种多旋翼无人机及相机位姿控制平台设计

针对多旋翼无人机系统在航拍中的应用,设计了一种控制相机位姿的地面平台系统。系统的控制原理是基于航点文件,通过控制无人机经度、纬度、高度、偏航和相机俯仰、横滚,实现了对航拍时相机的6个自由度的控制。开发地面平台系统包含位姿控制软件和地面站平台。位姿控制平台加载航点文件并通过地面站平台将航点指令发送给飞行控制器,然后通过飞行控制器引导无人机飞行和相机角度的变化,解决了航拍中相机位姿自动控制和拍摄任务监控的问题。     

航空发动机飞行试验台电动油门系统的研制

为了满足航空发动机飞行试验台被试发动机试验的要求,研制飞行试验台电动油门系统。介绍了飞行台电动油门系统研制过程中的技术难点,电动油门系统的技术指标、组成、工作原理及试验过程。通过飞行台地面及飞行试验证明,研制的电动油门系统能保证空中使用环境的要求,满足飞行台试验过程中对被试发动机状态变化控制的要求。     

复杂光机部件仿真平台结构设计与研究

复杂光机部件图像采集地面仿真平台姿态扰动发生装置,是一种航空相机地面空中环境模拟装置。文中主要通过分析现有振动器,并结合其优点,设计出一种新型的仿真平台,用以实现在地面实验室中对航空相机进行空中飞行环境的模拟,从而进行探究影响航空相机拍照质量的影响因子,进而可以研制出解决该影响因子的云台,并可以测试云台的合理性。以及基于ADAMS虚拟样机并联机构运动学和动力学特性分析,为仿真平台整体结构的优化设计提供理论依据和主要参数。     

航空成像平台视景仿真系统的实现

本文研究了基于小型局域网的航空成像平台飞行模拟仿真器视景系统的实现方法.对视景仿真系统的构成、视景仿真软件的开发、提高场景逼真度的建模方法和CRT-LCLV耦合成像机理进行了深入的研究,同时给出了利用离轴球面全反射镜无限远显示系统将产生的动态图像传送给航空成像平台这一行之有效的方案,并将这些技术应用到了航空成像平台飞行模拟器的视景系统当中.实验表明将这些技术应用到航空成像平台的视景系统之后,视景图像的分辨率、亮度、逼真度和视场都有很大的提高,完全可以满足航空成像平台飞行模拟仿真器的视觉要求.     

TDI CCD全景航空相机前向像移补偿的DSP实现

航空相机拍照的过程中沿着飞行的方向,景物与感光介质之间存在着相对运动,此种运动称为前向像移。为了提高航空相机的照相分辨率,必须对该像移进行补偿,从而以使景物与感光介质在拍照的过程中相对静止。本文首先分析了TDI CCD(Time Delay and Integration Charge-Coupled Devices)全景航空相机前向像移的产生原因,像移补偿精度与伺服系统指标之间的关系,以及补偿机构－反射镜的工作方式,然后提出了一种基于定点DSP(Digital Signal Processing)芯片的像移补偿控制系统,将前向像移的补偿算法用DSP芯片实时实现。本文深入讨论了DSP伺服控制系统中的补偿精度、算法选择、相位计算、时间约束等关键问题,最后给出了一种适合于工程实际的硬件结构与软件流程。     

钢丝绳传动航空光电稳定平台设计

针对某高光谱相机选择系留气球作为飞行平台的使用要求,设计了一台钢丝绳传动两轴稳定平台,对系留气球在方位和俯仰方向的姿态变化进行角度补偿。稳定平台的方位和俯仰传动机构均采用钢丝绳传动,方位轴和俯仰轴的连续驱动力矩分别为93.6 N·m和117 N·m,两轴的最高转速分别为25(°)/s和20(°)/s。对稳定平台进行了实验室测试,测试结果表明:稳定平台的传动精度为5μrad,传动误差不大于0.7%,方位轴和俯仰轴的开环控制伺服带宽分别为15 Hz和35 Hz,正弦跟踪精度均方根误差值分别为0.0045和0.0043。然后进行了外场飞行试验,稳定平台安装在系留气球底部,俯仰框架上安装35 kg的高光谱相机进行空中对地观测,飞行试验中获取稳定平台陀螺稳定数据,得到方位轴和俯仰轴的稳定精度分别为38.83μrad(RMS)和37.26μrad,满足高光谱相机稳定成像的指标要求。     

TDI-CCD全景航空相机前向像移补偿的数字实现方法

为了提高航空相机的照相分辨率,必须对航空相机拍照时飞行方向上景物与感光介质之间存在相对运动产生的前向像移进行补偿,以使景物与感光介质在拍照过程中相对静止.分析了TDI-CCD全景航空相机产生前向像移的原因、像移补偿精度与伺服系统指标之间的关系,以及补偿机构-反射镜的工作方式;然后,提出了一种基于定点数字信号处理器的控制系统来实时实现前向像移补偿的算法.深入讨论了数字伺服控制系统中的补偿精度、算法选择、相位计算、时间约束等关键问题,并给出了一种适合于工程实际的硬件结构与软件流程.实验结果表明,速度环的稳速误差为0.85%,带来的像移为0.425 μm,位置环的归位时间为0.8 s,满足系统总体要求.     

模型参考自适应滑模控制方法在前向像移补偿中的应用

为了提高航空相机的飞行分辨率,提出了一种基于模型参考自适应的滑模控制方法。用模型参考自适应算法对时变系统参数进行在线辨识,并改变滑模控制器的控制参数。采用基于衰减控制的变速趋近律作切换函数,加快系统收敛速度,减小切换过程中的抖动。实验结果表明,同PID控制方法相比较,模型参考自适应滑模控制方法将速度补偿误差降低了60%,相应地将航空相机的飞行分辨率提高了2倍。因此,基于此方法的前向像移补偿系统可提高速度跟踪精度和鲁棒性,对时变干扰力矩具有较强的抑制能力。     

皮托静压系统相关飞行仪表研究及仿真

利用Visual Studio2008平台,开发出一套虚拟航空飞行仪表生成系统。该平台采用程序设计的方法,可根据用户的不同需求制作各种航空仪表,动态组装,并可加载到飞行仿真环境中动态运行,对各种型号的航空虚拟仪表具有一定的通用性。     

大视场三线阵航空测绘相机光学系统设计

针对大视场、高分辨率、低畸变和环境适应性要求高的三线阵航空测绘相机光学系统设计要求,开展新型光学系统结构形式设计:首先,根据总体方案要求以及稳定平台安装特点,确定了单镜头的技术方案;接着,分析计算了光学系统各项指标参数,光学系统拉氏不变量达到9.5;然后,对比分析了非像方远心光路、像方远心光路和准像方远心光路的结构形式;最后,设计了一种航空环境适应性良好的双高斯复杂化失对称准像方远心光学系统结构形式。设计的光学系统成像质量好,在全色谱段内的Nyquist频率为100lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.36;分别在R、G、B谱段的Nyquist频率为50lp/mm,全视场调制传递函数均优于0.6。光学系统全视场最大相对畸变优于0.1%,在均匀温度0~40℃范围内,全色谱段调制传递函数优于0.3。实验室鉴别率板测试结果表明,相机静态分辨率达到102lp/mm;飞行验证试验结果表明,相机摄影分辨率达到0.16m@2km航高。光学系统设计完全满足大视场三线阵航空测绘相机环境适应性和分辨率的要求。     

基于MatlabGUI的舰载直升机单发着舰系统设计

为了提高舰载直升机飞行员和装备的安全性,针对舰载直升机发生单台发动机失效后着舰问题,采用MatlabGUI平台设计了舰载直升机单发着舰系统。系统中通过输入外界温度、舰空速计算得到稳定着舰临界重量和不稳定着舰临界重量,并给出不稳定着舰时飞行控制图和表格数据。结果表明,该系统能够快速的给飞行控制人员提供有效的参考,满足实际需要。     

稳定平台电机负载仿真模型的建立及验证

稳定平台可以很好地隔离载机飞行过程中的角扰动,而控制系统的设计对其隔离性能的实现至关重要。针对在使用Simulink仿真时,数学模型中电机特性以及负载的影响难以确定的问题,通过实验数据对模型校准,以及设计的3种不同模拟负载进行了试验验证,从而得到了精确的仿真模型。研究结果表明,该模型能够真实反应电机及负载的特性,有利于稳定平台控制系统的仿真设计,保证了稳定平台的Jl~,N交付。     

基于OpenCV的液晶显示面板切割对位技术研究

为解决液晶显示面板切割过程中的MARK标精确对位问题,以X向、Y向、DD伺服切割平台,搭载工业相机为基础,设计了基于机器视觉的自动对位系统。利用自行开发的算法完成了相机MARK标标定,实时采集液晶显示面板的位置信息并上传到计算机,通过识别、测量、定位等视觉处理工作,得到MARK标相对相机的坐标距离,实现了对液晶面板MAKR标的快速识别和定位。在实际应用中,该视觉对位系统稳定可行,能满足实际生产中对液晶面板的精确定位需要,提高了设备的自动化和智能化水平。     

程序控制调光在新型航空相机中的应用

为了在地面景物亮度变化大时获取正确曝光的航空图像,新型航空相机需要设计宽范围的调光控制系统。提出了一种光圈和快门速度都可以自动调节的宽范围程序控制调光模式,介绍了程序控制调光的设计原理和系统组成,给出了系统的硬件电路和软件流程设计,经测试和使用证明,该系统适应调光范围大,控制精度高,工作稳定可靠,满足了航空摄影侦察的要求。     

微软模拟飞行在发动机试车实训教学中的应用

针对航空机务维修专业实训教学的需要,探讨了使用微软模拟飞行10作为发动机模拟试车平台,开展航空发动机模拟试车教学的基本方法和可行性。测试结果表明,这种新方案成本低、仿真度高,能够满足模拟发动机基本试车程序的要求。     

动载体光电平台视轴稳定精度的检测

提出一种动载体光电平台视轴稳定精度的检测方法.介绍了光学测量原理,讨论了光电平台视轴稳定精度检测系统的实施路线,并对该系统使用的自准直光学成像系统、高速数字CMOS相机和光斑检测算法进行了研究.由安装在光电平台照准架上的平面反射镜反映光电平台视轴指向角度的变化,用高速数字CMOS相机采集图像,并通过计算图像之间归一化的...     

考虑飞机姿态角时倾斜航空相机像移速度计算

飞机的飞行和姿态变化使航空相机在拍照时产生像移,必须通过像移补偿来提高照相分辨率。为获得飞机姿态角变化时在倾斜航空相机像面上的像移速度大小,首先建立姿态变化过程的数学模型,用坐标系的旋转来等同姿态角的变化,然后根据坐标系旋转前后相同点坐标值之间的矩阵转换关系,推算出单个姿态角变化导致的像移速度,最后将此方法推广到三个姿态角都变化时像移速度的计算。实际应用证明了该方法是一种有效的斜视画幅式航空相机的像移速度计算法,且直观、简单易行,还可以扩展到星载相机上。     

可见与红外双波段航空侦察相机光机设计

为满足高分辨率昼夜凌空侦察和中低空战术昼夜侦察需要设计灵巧型双波段航空侦察相机,该相机的研制为发展新型机载光电侦察设备提供技术储备。根据目标在不同光谱波段下的光学特征设计可见、红外双波段光学成像系统,全视场传递函数达0.5以上。基于SiC材料反射镜设计一种叶片式柔性支撑结构,该结构能够较好的保证反射镜的面形精度,仿真结果显示反射镜在重力载荷和热载荷叠加的情况下面形精度优于12 nm。针对目前航空相机主支撑结构难于同时保证质量小且刚度高的问题,采用NX/Narsrtan软件对相机主支撑结构进行优化设计,优化结果使相机框架结构一阶固有频率提高15 Hz,质量减小10%。通过环境试验、动态成像试验及分辨率检测试验验证设计结果的正确性。相机切实可行的光机设计有效地保证整个系统的性能指标都能满足设计要求。     

基于无人直升机模拟飞行平台的串口通信程序设计

在实时性要求较高的测控系统中,数据采集和处理必须同步进行,而串口通信具有连接简单、使用方便、数据传送稳定等特点,在工业实时控制系统中得到了广泛地运用。文章以Win API函数作为底层接口,运用多线程编程技术,开发了一个用于无人直升机模拟飞行平台的串口通信软件,该串口通信软件实现了飞行参数实时获取、实时数据处理及实时发送等功能。实际应用中获得了良好的效果。     

刷式密封试验器自动控制系统设计

针对航空发动机刷式密封试验器,基于西门子"PLC-WinCC"软硬件平台,设计了一套自动控制系统。该系统能够实现试验器空气系统、液压加载系统、滑油系统的手动和自动控制,自动控制方式能够实现基于载荷谱的试验流程自动化运行。另外,具有试验参数超限报警、硬件故障报警、报警报表、试验计时等功能。配合LabVIEW平台的测试系统软件,能够实现试验器的控制、测试数据记录以及显示等功能。目前,该试验器已投入使用,运行稳定可靠。