近空间高动态飞行器测控系统发展趋势分析

近空间（又称临近空间）高动态飞行器是跨大气层飞行的高超声速武器／运载器,具有重要的军事应用价值。测控与信息传输系统（简称测控系统）是其信息保障的核心,如何适应近空间高动态平台的应用是飞行器测控技术发展的重要课题。在介绍近空间及近空间飞行器概念的基础上,分析了高动态近空间平台的特点及应用前景,据此提出对测控与信息传输系统的要求。构建了系统总体框架,提炼出关键技术并给出初步解决方案。     

近空间高超音速飞行器射频通信"黑障"研究

飞行器在临近空间高超音速飞行中可能出现的"黑障"现象对测控系统提出了巨大的挑战.在分析飞行器表面等离子的构成以及造成射频信号衰减因素的基础上,构建了射频通信"黑障"效应研究的总体框架,提炼了关键技术并给出解决方案与初步分析结果,可为相关试验提供参考与建议.     

综合火力／飞行控制系统研究：H∞控制设计

本文旨在利用H_∞控制理论,对综合火力/飞行控制系统(IFFCS)进行初步设计与分析,首先给出IFFCS的整体构造及需要设计计算的工作,然后根据国内某主动控制飞机纵向飞控系统数据,设计并计算火控系统耦合控制律,且对结果进行计算机初步仿真与分析.本文的工作不仅探讨了用H_∞控制理论设计实际系统的可行性,且结果表明了系统可实现性、直接性及性能最优等特性.     

基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

临近空间飞行器对抗反导系统前景展望

从上世纪80年代美国实施“星球大战”计划,美国就已经开始弹道导弹防御系统研究,进入21世纪,俄罗斯和中国也开始研究并建立自己的反导系统。主要介绍了反导系统和高超音速临近空间飞行器的现状和特点,在此基础上详细分析了高超音速临近空间飞行器在反导系统综合信息对抗和反辐射方面的优势。提出了基于高超音速临近空间飞行器掩护我方导弹突防和对抗敌方反导系统的思路和方法,以及高超音速临近空间飞行器可以搭载的反导对抗有效载荷。最后总结了高超音速临近空间飞行器在未来反导对抗中的应用前景。     

探测临近空间飞行器的天基雷达系统设计

天基雷达可以在全球范围内探测和跟踪运动目标,目前在军用和民用方面受到了广泛的关注.讨论了天基雷达系统用于临近空间飞行器探测设计的相关问题,研究了天基雷达预警系统的星座设计方法,利用STK软件仿真分析了单轨道全覆盖方案和全球覆盖方案,证明了提出的设计方法的可行性.     

基于STM32的四旋翼飞行器飞行控制板设计

文章针对四旋翼飞行器,设计了一种基于STM32微控制器的飞行控制板。以ARM cortex-m4内核微处理器作为主控单元,对飞行控制板进行了模块化设计,并给出了各模块中芯片的选型依据。软件设计采用滤波融合算法获得四旋翼飞行器的姿态,除了基本的姿态检测外,还添加了无线数据传输、高度测量的功能。通过ARHS软件模拟出姿态融合后图像,结果表明设计的飞行控制板解算的姿态误差较小。     

基于有限状态机的飞行器自毁系统时序控制设计

飞行器自毁系统是飞行器的重要组成部分,它的可靠性和稳定性是飞行器可靠工作的基础.分析飞行器自毁系统工作原理,采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现了飞行器自毁系统设计,结合CPLD的特点,提出一种基于改进型有限状态机的飞行器自毁系统时序控制的设计方法,并在CPLD中予以实现.仿真及实验表明,基于有限状态机的飞行器自毁系统定时精度达到纳秒级,可以有效地控制自毁信号输出并消除毛刺现象,很好地满足系统性能要求.该方法具有结构简单紧凑、成本低、可靠性高、精度高等优点.     

自动飞行控制系统BIT设计与实现

自动飞行控制系统是控制飞机飞行姿态和综合数据处理的核心部件,其对可靠性有着严格的要求。常采用机内自检测(Built-in Test,BIT)技术用于提高其可靠性,实现分系统级或者模块单元级的功能和性能自检测、自诊断。研究自动飞行控制系统BIT在不同飞行阶段的检测内容,给出了具体的BIT自检测方法以及实现自检测的相关电路。研究表明,文章介绍的机内自检测系统设计方法能有效检测出自动飞行控制系统核心部件在运行过程中出现的故障情况,进而提高了自动飞行控制系统的安全性和可靠性。     

"双星"增强系统近空间伪卫星布站设计

布设近空间伪卫星可改善"双星"星座构型,实现无源定位,达到GDOP的最小化.从剖析GDOP的内涵出发,针对"双星"星座和近空间伪卫星特点,运用空间解析几何及矢量代数知识,推导出一种直接判断伪卫星空间位置的布站算法.该算法从几何角度,直观地确定近空间伪卫星的最佳布设点,具有简便、快捷、直观、形象的特点.不仅解决了"双星"增强系统的关键技术,也为近空间平台的应用提供了相关技术储备.     

四旋翼无人机飞行控制系统设计研究

根据模块化思想分别对四旋翼无人机[1]硬件系统的控制器模块、传感器模块、电源模块、执行机构模块以及遥控器模块[2-3]进行了详细的阐述,并给出了相应的电路设计。根据硬件系统所需的要求设计了飞行控制系统软件方案总体流程图,最后根据图形化语言LabVIEW设计了一套基于四旋翼无人机飞行控制系统的显示界面用来实时采集四旋翼无人机飞行器姿态角的数据[4],通过转台实验分析证明,文中所设计四旋翼无人机飞行控制系统满足最初预期效果,为进一步研究奠定了理论基础。     

飞控计算机的抗干扰性设计

分析了基于DSP技术开发设计的无人机飞控计算机系统可能存在的电磁干扰问题,探讨了在硬件和软件2个方面进行抗干扰性设计的常用措施,采用的硬件抗干扰技术包括:滤波技术、屏蔽技术、隔离技术和良好的接地技术及PCB设计时的必要措施;采用的软件抗干扰技术有:数字滤波、重复检测与输出、软件陷阱、指令冗余及软硬件结合的“看门狗”技术。最后结合系统现场调试过程中遇到的干扰现象,给出了一种快速分析排查由干扰引起的故障的方法,使系统各项设计更加合理,更易于工程实现。     

非线性系统解耦控制理论在飞控中的应用

首先介绍了一种仿射非线性系统的解耦控制方法,然后采用该方法为某机动飞机设计了解耦控制律,最后对所设计的飞机飞行控制系统进行了闭环仿真研究。仿真结果表明,所设计的控制系统具有良好的解耦性能,可以同时完成较精确的纵向和侧向机动,并且系统动静态品质良好。     

无人机飞行控制系统故障诊断专家系统设计

根据无人机飞控系统的特点及其智能故障诊断的需求,采用专家系统技术设计无人机飞行控制系统的故障诊断.该文在阐述无人机敞障诊断专家系统背景的基础上,构建了无人机飞控系统故障诊断专家系统的总体结构;详细论述了教障诊断知识库的建立和推理机的设计;并结合相关型号工程给出了具体的示例.经实际论证,本系统可正确对飞控系统故障进行全面...     

基于NDO的单向辅助面滑模飞行控制

针对存在建模误差和外界干扰等不确定因素的飞行姿态系统,使用单向辅助面滑模控制与非线性干扰观测器(NDO)相结合的方法设计控制器。采用单向辅助面滑模控制方法设计标称系统控制器,而对于系统中的不确定性和扰动则利用NDO进行逼近,并将NDO的输出用于设计鲁棒补偿控制项,所设计的控制器可以有效削弱抖振且能够显著提高收敛速度。最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,仿真结果也体现了良好的控制效果。     

航班信息一体化系统的设计与实现

航班信息管理在空中交通管制系统中起着十分重要的作用。为满足民航飞行流量快速增长的需要,运用c／s和B／s等先进的信息和网络技术以及数据库开发技术,设计并实现了航班信息一体化系统。系统由航班计划、流量管理、电子进程单等若干模块组成,具有航班信息统一管理、规范化管理、信息共享等特点。给出了几个主要模块的实现流程图,并且以流量管理为例给出了实现效果图。结果表明,该系统可以很好地满足民航空管工作需要。     

基于Xilinx Vivado HLS的小型无人机平衡仪设计

针对FPGA开发难度大,流程繁琐的问题,提出了一种基于FPGA的飞行控制系统快速开发方法。该方法引进Xilinx Vivado HLS开发工具,首先在ARM平台上设计飞行控制系统,后将代码快速移植到FPGA平台,实现一个完整的四旋翼平衡仪系统。实践验证表明,文中所提方法与传统方法相比,流程更为简便,且易于实现。     

飞行控制系统可视化仿真平台设计

提出了一种通用的飞行控制系统可视化仿真平台的设计与实现方案,具有控制系统可视化建模、仿真执行效率高、易于扩展和通用性强的优点。该平台在某型飞机模拟器基础上,设计了基于改进A*算法的静态航迹规划和基于电荷法的动态航迹规划。以并行化计算的思想设计了系统的总体框架,并通过OpenMP多线程并行多核编程技术和Matlab并行计算工具箱的SPMD(Single Program Multiple Data)技术实现了平台仿真的并行解算,大大提高了仿真效率。以"Beaver"多模态自动驾驶仪仿真设计为例,验证了平台的可行性。     

基于粒子群算法的总能量飞控系统优化设计

为了提高舰载飞机着舰时的操纵性能,并且解除低动压状态下航迹角和空速之间的强烈耦合,基于总能量控制理论设计了着舰飞行/推力综合控制系统。其基本思想是用发动机推力控制飞机总能量,用升降舵控制总能量的分配率。针对总能量飞控系统的参数难以整定的问题,采用粒子群优化算法对待调参数进行优化。建立了综合衡量航迹角的阶跃响应性能及其与空速之间耦合程度的适应度函数指标。在优化迭代中粒子群算法的惯性权重先线性减小,然后保持恒定不变。该方法既增强了算法对最优解的搜索能力,又加快了算法的收敛速度。最后,频域分析表明优化的参数使航迹角传递函数的带宽满足设计要求;仿真结果验证了该飞控系统的有效性。     

基于MEGA2560的低成本飞控系统双存储方案的设计

针对某型航拍无人机不同任务阶段对数据存储的速度与容量的不同性能要求,设计了高速Flash加大容量SD卡的双存储数据记录模块。实现了对飞行器姿态、GPS以及控制指令等信息的完整记录,系统经试飞验证效果良好。该系统可作为黑匣用于故障分析,又可用于后期航拍图像处理以及控制策略优化、航拍轨迹优化分析,对于野外航拍任务数据记录具有重要的实用价值。