一种分布式多无人机协同定距盘旋跟踪制导律

多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower方法中编队过于依赖Leader的问题,提高了编队网络的鲁棒性。针对静止目标设计了基于相对距离与视线角的分布式多无人机协同制导律,并证明了系统稳定性;该制导律推广至对匀速及变速目标的跟踪制导;利用飞行控制器、模拟飞行软件X-Plane和仿真软件MATLAB/Simulink对上述静止、匀速和变速3种运动模式的目标分别进行协同跟踪半实物仿真,结果验证了所提制导律的有效性。     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。     

双无人机对地快速移动目标跟踪的构型设计与控制方法

为实现对地面快速移动目标的探测跟踪,基于无人机侦察载荷的误差模型,设计了双无人机编队跟踪目标的构型与跟踪控制律。面向持续跟踪的典型应用场景,设计了基于Leader-Follower的双机编队构型,并基于相机误差模型建立了双无人机探测叠加区域的误差分布模型,以此确定了目标与无人机编队的位置关系。之后,基于无人机与目标的视觉关系定义长机的矢量前置角和与目标之间的距离为跟踪误差,设计了基于李雅普诺夫方法的跟踪控制律,并证明跟踪控制的渐近稳定性。设计了僚机相对于长机的编队控制律,以保持双机平行编队的构型。仿真结果表明,目标机动运动时,双无人机系统能够在较短时间内收敛,实现对目标的持续稳定跟踪。     

攻击地面机动目标的一种击顶制导策略

针对三维空间导弹和地面机动目标相对运动的非线性模型，将目标运动速度和机动加速度视为有界扰动，设计了一种击顶制导律策略。制导策略分为2部分：第1部分基于弹目视线倾角角速度和偏角角速度反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了接近制导律，保证导弹朝向目标运动；第2部分基于弹目视线倾角反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了击顶制导律。该制导律在保证弹目视线角速度趋零的同时还可保证视线倾角趋于- 90°，从而实现对目标的垂直打击即击顶。从理论上分析了制导系统的稳定性和精度。数值仿真结果证实该制导律有效。     

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题,提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理;选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据,提出适合导弹的目标快速识别算法;通过计算红外成像制导末端目标图像,在导引头焦平面上的投影面积的变化情况,分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响,研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求,选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点;搭建红外成像制导仿真场景,对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标,减小红外成像导引头跟踪盲区,实现红外成像制导末端的平稳跟踪。     

无人机跟踪地面目标无碰撞航迹规划

针对无人机自动跟踪目标过程中需要规避障碍物的问题,设计一种将跟踪制导律与改进人工势场法相结 合的航迹规划算法。对人工势场法进行适应性改进,建立无人机动力学模型,阐述定距离跟踪制导律的设计方法, 并采取加权求和与运动学约束的方式将定距跟踪制导律与人工势场法二者结合。仿真实验结果表明：该策略具备有 效性和可行性。     

弹道导弹再入段跟踪制导算法研究

首先针对弹道导弹再入大气层后的弹道轨迹进行仿真建模。为解决当前目标跟踪算法中机动模型与再入类目标实际运动不匹配的问题,采用了基于弹道模型的目标跟踪算法。获得滤波结果中来袭导弹目标的每一时刻位置及速度信息后,利用比例导引制导方法,可以实现对来袭目标和拦截弹理想弹道轨迹的三维数据仿真。仿真结果表明,算法可以对导弹目标进行稳定的跟踪,对拦截弹进行精确的制导。     

某地面遥测接收站过顶跟踪改进方法

针对俯仰-方位型跟踪系统在飞机过顶情况下无法进行平稳跟踪甚至丢失这一问题,根据俯仰-方位型测控通信设备的跟踪特点,提出解决目标过顶跟踪的实用方案。深入分析俯仰-方位型跟踪系统天顶盲区的形成机理,讨论当目标过顶时方位角速度的影响。对解决该问题所涉及的相关技术进行研究,总结出跟踪解决天顶盲区的方案,并对方案中程序引导方法对过顶目标跟踪进行仿真实验。结果表明：该方法使系统过顶后能继续捕获跟踪目标,对保持试验任务的顺利进行具有一定的现实意义。     

基于高斯尺度空间的末制导目标跟踪方法

针对光电成像末制导阶段目标尺寸和姿态均迅速变化的问题,提出了一种基于高斯尺度空间的目标跟踪方法。该方法根据目标模板信息获得其在待匹配图像中的搜索区域,由高斯尺度空间理论求得相应的空间图像;利用尺度参数估计出不同尺寸目标的待匹配图像,并将目标模板与这些待匹配图像进行相关匹配,由匹配程度最高的图像求得目标模板的当前位置和尺寸;当模板尺寸发生变化时,对目标模板进行刷新。仿真结果表明,该算法能适应末制导阶段目标尺寸的急剧变化,在强杂波地面背景下实现对目标的稳定跟踪。     

过重力补偿比例导引弹道仿真研究

激光半主动末制导炮弹能实现对目标的“攻顶”效应,分析了“攻顶”技术及其理论实质,即过重力补偿比例导引律的应用,以弹丸和目标的相对运动方程为基础,通过M atlab仿真计算的方法,分析了比例导引系数、弹丸与目标的速度比、过重力补偿值等主要参数的变化对弹道性能的影响,提出了导引律实现中注意的几个问题及改进制导系统的建议.     

无人机对目标的大地定位

阐述了无人机对地面目标的定位过程, 并详细介绍了目标从无人机坐标系到大地坐标系的坐标变换, 实现了无人机对目标大地定位的坐标解算.     

无人机对地攻击过程的研究

以无人机为武器平台,以激光制导炸弹为对地攻击武器,探讨并提出了无人机对地攻击过程中的一些关键问题及其解决方案。在最小转弯圆、目标区、武器发射圆等概念的基础上,研究无人机对地攻击的机动决策方案;根据武器和无人机的特性,给出了确定武器最佳发射点的步骤和方法。最后,仿真结果验证了该方案的有效性,这对无人机对地攻击的实际应用具有一定的指导作用和工程应用价值。     

Guidance Law Design Under Impact Angle Constraint Based on Nussbaum-type Gain Technique

Aiming at the guidance problem under impact angle constraint for homing missile against ground targets,a new adaptive robust nonlinear terminal guidance law was proposed in this paper.According to nonlinear kinetic relationship between the missile and target in vertical plane,a mathematic model was formulated while the motion of target and the system structure perturbation were regarded as limited disturbances.Based on the ideas of zeroing the rate of line-of-sight(LOS)angle and the impact angular tracking error,a nonlinear control strategy was contrived to obtain adaptive robust guidance law by adopting Nussbaum-type gain technique under a desired impact angle.The stability of guidance system in finite time is strictly proven by using Lyapunov stability theory.Finally,the numerical simulation verifies the effectiveness of the proposed scheme.     

基于多帧图像同名点的无人机对地定位新方法

基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度较低,不能满足精确打击作战需求,提出一种新的无人机对地定位方法。该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及其至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标。该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法3个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度。仿真与真实图像实验计算表明,摄站奉身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当摄站坐标精度为5m时,对地定位误差约为10 m,远远小于传统方法的定位误差。     

多特征联合匹配的目标图像稳定跟踪算法

针对图像制导目标跟踪系统中应用单一特征跟踪算法,由于特征不稳定而造成的跟踪点漂移,甚至目标丢失等问题,提出多特征联合匹配的目标图像复合跟踪方法.分析了分别单独使用灰度特征或者点特征进行目标跟踪存在的问题;通过归纳常用的目标跟踪算法与特征类型的对应关系,依据经验给出了几种多特征组合方案;以灰度特征和点特征作为多特征联合匹...     

某型无人机三维空间航迹跟踪控制方法研究

研究某型无人机三维空间航迹跟踪问题,通过在理想航迹上选取一系列航迹点,将航迹跟踪问题转换为航迹点跟踪问题。建立了无人机的动力学模型,将无人机的速度坐标系对准航迹点所在的理想坐标系,使位置跟踪问题转化为姿态跟踪问题。推导了无人机的制导律,并利用滑模变结构控制理论和反步控制理论分别设计了姿态控制器和速度控制器,姿态控制器使飞行器的速度矢量方向对准航迹点所在的方向,然后利用速度控制器控制速度的大小使飞行器到达预定航迹点。对整个制导、控制系统进行了全系统仿真,仿真结果表明：所设计的控制器具有较高的跟踪精度,且具有较强的抗干扰能力。