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.     

飞翼无人机着陆过程中的抗侧风控制研究

飞翼布局无人机的无尾布局给横侧向的稳定与控制带来困难,尤其是下降阶段有侧风时的航迹控制.带侧滑保持航向和带偏流保持航向是常用的两种抗侧风策略,为解决稳定性控制,研究了两种策略的优缺点,并针对两种控制策略分别设计了横航向抗侧风控制器.结合飞翼布局无人机的特点,在着陆过程中的不同阶段选择不同的抗侧风策略,在进场和下滑初始阶段采用带偏流保持航向方式,在下滑到一定高度时转为带侧滑保持航向的控制策略.仿真结果表明,选择的控制策略以及设计的控制器合理、可行,满足飞翼无人机着陆阶段的抗侧风要求.     

无人机视觉自主着陆仿真验证系统时间延迟测定研究

介绍了无人机视觉自主着陆仿真验证系统,无人机视觉自主着陆半实物仿真试验一般采用视景生成平台与实时监控仿真平台组成的双机闭环仿真系统结构,由于此种双机结构,两平台之间的数据交换产生的实时同步问题对半实物仿真试验的可信度和精度都会造成不良影响;针对实时同步问题的产生机理,采用RTX高精度时间采集和数字图像识别技术,构造了一种对系统时间延迟的测定方法;实验证明方法可行,为解决实时同步问题提供依据,提高了半实物仿真试验的可信度和精度.     

无人机下滑着陆控制及仿真研究

无人机的下滑着陆过程包括巡航、下滑、定高、下滑拉平等多个飞行阶段,因此涉及下滑波束导引系统、自动拉平系统、自动侧向波束导引系统、消除偏航系统等控制系统的设计.在研究总能量控制理论、纵向通道控制系统、横侧向通道控制系统基础上,搭建控制系统结构及选取合适控制参数,并在Matlab/simulink中建立无人机仿真平台,对此...     

无人机微波着陆引导系统坐标变换算法研究实现

为了实时且精确地获取飞机相对于着陆点的位置坐标,在深入分析机场场地位置几何信息和地面设备制导信息并建立坐标变换测量方程的基础上,提出了一种基于坐标系旋转的旋转坐标迭代解算算法;该算法通过坐标系的旋转消除了飞机纵轴方向上的位移,而后研究其具体迭代解算过程,并通过仿真进行算法性能分析;将所提出的旋转坐标迭代解算算法在TMS320F2812DSP上进行实现,并利用集成开发环境(CCS)进行调试与仿真;结果表明:旋转坐标迭代解算算法收敛快速且精确度高,DSP实现的旋转坐标迭代解算算法所得坐标值与软件仿真结果基本一致,满足系统性能指标要求,对于无人机着陆制导信息的获取具有实用价值。     

基于CFD方法的固定翼无人机着陆控制建模

为了实现固定翼无人机低速平稳着陆的目的,以某型无人机为例,阐述以计算流体动力学(CFD)方法求解固定翼无人机气动力系数的过程,即构建飞机几何模型、设定计算域并划分网格、基于非耦合隐式求解器求解在K-E湍流模型下各飞行状态的气动系数.提出以较大迎角低速滑翔降落的着陆控制方法,基于求解的气动特性,计算飞机降落前的理想状态,并基于状态反馈的纵向控制律实现着陆控制.在Simulink环境中,基于AeroSim工具箱构建仿真程序,验证了方法的有效性.     

基于视觉引导的无人机自动着陆控制方法

由于无人机定位导航精度低,导致传统无人机自动着陆控制方法存在控制效果不佳的问题,为此提出基于视觉引导的无人机自动着陆控制方法。分别从无人机运动和飞行环境两个方面,构建数学模型,在该模型下,利用视觉引导技术通过实时图像采集、处理、目标检测、距离测量等步骤,规划自动着陆轨迹。设计并安装无人机自主着陆控制器,进而实现无人机的自动着陆控制。实验结果表明,应用设计方法能够沿着规划路线实现精准着陆,控制误差较小,由此证明设计方法的控制效果良好。     

基于DirectX的无人机三维虚拟飞行仿真系统开发

建立无人机三维虚拟飞行仿真系统对于无人机的设计、研制与操纵培训具有重要的意义.介绍了一种低成本的基于PC机的无尾式无人机实时三维虚拟飞行仿真系统,对建模与仿真、DirectX、数据库、面向对象编程等技术在可视化系统仿真领域的应用作出了积极的探索与尝试.介绍内容主要为三维仿真建模接口技术比较与采用、无人机飞行仿真系统模型组成与仿真算法采用以及如何运用软件工程概念开发无人机实时飞行仿真软件系统.     

无人机半实物仿真系统研究

针对某型无人机飞行控制系统,设计该飞行控制半实物仿真系统,阐述了该系统的构成、工作原理,并介绍了仿真软件,最后给出在该系统上半实物仿真的结果。结果表明,该系统能为自动驾驶仪创造一个很好的仿真环境,通过它可以较为全面地对飞行控制系统进行调试,极大地节约了试验成本和调试时间,对无人机飞行品质评估和加快无人机研制进度有很重要的意义。     

基于LabVIEW Vision的无人机自主着降系统设计与实现

四旋翼无人机具有低成本、垂直起降、机动性好等优点,在民用领域诸如航拍、植保、物流、电力巡线等场合得到了广泛的关注和应用;随着四旋翼无人机应用的普及,一些新的问题也随之出现,其中一个厄待解决的问题是如何提高无人机的降落精度和可靠性,特别在超视距应用场景下,这一需求尤为突出;通过采用机器视觉技术,利用LabVIEW Vision编制视觉识别软件,可以控制四旋翼无人机实现高精度的自主降落。     

闭环制导实时仿真系统设计

研究飞行器制导系统实时性优化问题,由于飞行器闭环制导对于系统的实时性和制导快速性有着较高的要求,因此缺乏应用于工程实践的模型.为了能够在实验室环境下,实现飞行器闭环制导的实时仿真,提出设计闭环制导实时仿真系统.利用嵌入式系统,采用间接法求解最优制导问题.最后对系统进行了实时性测试,并对特定的吸气式高超声速飞行器模型进行轨迹仿真,结果表明,设计的系统完全能够满足飞行器闭环制导对实时性和快速性的要求.     

基于广播内存网络的无人机飞控实时仿真系统

该文提出了一种基于广播内存网络的无人机飞行控制实时仿真系统的设计与实现,文中阐述了广播内存网络的功能特点,它能实现网络中点对点、点对多点的实时通信。系统硬件平台采用了基于网络的多机分布式体系结构。系统软件采用了YC 6．0设计语言。该系统能够模拟无人机动力学、运动学特性,输出机载传感器信号,具有实时性高、可靠性高、性能价格比高、扩展性好的特点。实际使用结果表明系统性能良好,完全满足飞行控制系统半物理实时仿真试验的要求。     

基于HLA的无人机任务推演系统仿真研究

通常的任务控制过程包括任务预规划,任务执行,任务监控和重规划等部分.该文通过分析任务预规划的不足,在任务控制过程中引入了任务推演的概念,并对无人机任务推演的相关概念和内容进行了分析和讨论.同时针对无人机系统多速率时间推进的特点,设计了无人机任务推演系统的系统结构,并基于HLA体系设计和分析了无人机推演系统的仿真互联结构.然后讨论了无人机任务推演系统中的飞行仿真模块的SOM仿真建模.最后基于RTI实现了无人机飞行仿真推演模块与飞行三维可视化模块的互联.     

基于多层级合作标识无人机自主着舰视觉引导方法

无人机自主着舰视觉引导应用距离跨度大、测量精度要求高,尚缺乏有效的解决方法,针对此问题,提出一种基于多层级合作标识的无人机自主着舰视觉引导方法。该方法首先设计了基于ArUco的多层级组合新型合作标识,利用边缘检测算法对每一层ArUco二维码提取控制点,进一步通过求解PnP(Perspective-n-Point)问题得到机舰间相对位姿信息,然后对每一层二维码所解算出的位姿数据进行非线性误差补偿,利用最小二乘法(Least Mean Squares,LMS)与熵权法解算不同层级二维码的权值大小,最终通过融合不同层级二维码位姿解算结果得到最终的位姿信息,实现大距离跨度范围内的高精度位姿求解。实验结果表明,本文方法实现了大距离跨度范围内机舰间相对位姿参数的高精度测量,可为无人机自主着舰提供可靠引导信息。     

一种小型化仪表着陆系统信号模拟器研制

针对传统的仪表着陆系统(ILS)信号模拟器智能化程度低、可靠性不高、携带不方便的缺点,设计了一种体积小、功耗低、精度高的仪表着陆信号模拟器.采用数字信号处理技术由FPGA完成多种音频调制信号的合成,利用具有幅度调谐功能的DDS合成载波信号,使用组合衰减技术实现输出电平在大范围内连续可调,满足了仪表着陆系统信号格式及输出需求.信号模拟器实现了航向、下滑与指点信标的信号模拟.整机性能经测试符合技术指标要求,现已经小批量推广应用,市场前景很好.     

Fusion of Data and Knowledge for Safe UAV Landing

Autonomous Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have the potential to significantly improve current working practices for a variety of applications including aerial surveillance and search-and-rescue. However before UAVs can be widely integrated into civilian airspace there are a number of technical challenges which must be overcome including provision of an autonomous method of landing which would be executed in the event of an emergency. A fundamental component of autonomous landing is safe landing zone detection of which terrain classification is a major constituent. Presented in this paper is an extension of the Multi-Modal Expectation Maximization algorithm which combines data in the form of multiple images of the same scene, with knowledge in the form of historic training data and Ordnance Survey map information to compute updated class parameters. These updated parameters are subsequently used to classify the terrain of an area based on the pixel data contained within the images. An image''s contribution to the classification of an area is then apportioned according to its coverage of that area. Preliminary results are presented based on aerial imagery of the Antrim Plateau region in Northern Ireland which indicates potential in the approach used.     

无人机航迹跟踪控制与仿真

对于无人机的精确航迹跟踪问题进行了研究。系统分为基本姿态控制器设计和制导系统设计两个部分进行研究。利用多重时间尺度奇异摄动理论,结合非线性动态逆方法设计了基本姿态控制器,包括快逆回路和慢逆回路两部分。由引导飞机沿期望航迹的指令加速度解算出跟踪指令航迹所需要的制导力,求出飞机改变姿态所需的控制指令,作为基本姿态控制器的输入。针对某无人机模型进行了机动航迹跟踪仿真验证,仿真结果显示系统能够较好的跟踪指令机动航迹。证明了该方法的有效性和实用性。     

微小型四旋翼无人机自主着陆视觉系统研究

以实现微小型四旋翼无人机依靠视觉信息完成自主着陆为目的,采用TI公司DM3730芯片作为核心处理器,构建一套自主着陆视觉导引信息处理系统;充分考虑了视觉系统的特点,选用小巧、便携、合理的实验硬件,通过对图像的前期处理,采用相对简单的视觉处理算法,识别出着陆标识,通过解算得到着陆信息并完成飞行器的自主着陆过程;实验结果表明,系统较为可靠,在常规条件下,该系统能够有效识别人工着陆标识,准确解算出着陆标识与飞行器的相对位置信息用于自主着陆导引.