基于到达时差测向法的目标角度测量技术研究

介绍了单基线到达时间差测向的基本原理,根据原理推导出单基线时间差测向技术的相关公式,根据公式分析了时间差测向系统相位误差产生的原因,从测向原理出发阐述了基线长度等因素对测向精度的影响,并且比较了多种测向方法.介绍了短基线时间差测向方法的优点.由于在地面应用时,短基线时差测向设备的基线长度基本不受限制,测向精度高,因而对目标的定位精度也能达到较高水平.与干涉仪方法进行了比较,为后续测试定位无人机的实验提供了理论基础.     

基于相关干涉仪的超短波测向技术中有效频点比的研究

相关干涉仪算法作为一种快速的无线电测向方法,具有算法简单、灵敏度高、系统结构简单等优点,因此被广泛应用在超短波测向系统中。对于测向精度评价常采用均方根误差的方法,但该方法无法直观显示各角度满足测向精度要求频点个数。本文研究了相关干涉仪算法的原理,及其在一种5阵元天线的超短波测向接收机上的工程应用,提出了有效频点比的概念对测向效果进一步分析,并且通过提高天线基线长度解决了短基线低频下测向精度低、有效频点比低的问题,在工程上对相关干涉仪算法进行了验证。     

基于智能阵列天线的无人机测向与定位技术

随着科学技术发展,各种无人自主系统相继出现。在这其中,无人机作为无人系统的重要组成部分,与智能AI算法结合后在智能集群方面得到了快速发展。为进一步提升无人机集群数量、拓展使用方式,亟需解决集群节点的测向定位问题。本文通过智能阵列天线结合数传图传信号识别的方法对无人机进行高精度测向和定位。经过仿真,对无人机信号进行测向,其俯仰角和方位角的误差能小于1.5°,在此测向误差下,通过四站点对无人机进行定位,3km范围内定位误差小于30m的概率为95%。该方法可以为智能无人机群之间的高精度测向定位提供新的思路和解决方法。     

基于AFKF的多旋翼无人机组合导航技术研究

目前旋翼无人机组合导航系统大都使用扩展卡尔曼滤波算法,然而由于导航系统建模误差和传感器测量精度的影响,导航信息解算误差较大。为了改善旋翼无人机的飞行控制效果,应用自适应渐消卡尔曼滤波（Adaptive fading Kalman filter,AFKF）进行旋翼无人机组合导航解算,算法通过实时计算遗忘因子,对过去的数据权重进行削减,以提高扩展卡尔曼滤波算法的自适应能力。应用旋翼无人机真实飞行数据进行仿真,仿真结果表明,自适应渐消卡尔曼滤波算法能够有效抑制建模误差,弥补传感器测量精度不足,改善旋翼无人机组合导航解算结果。     

倾转式三旋翼无人机的有限时间收敛控制设计

倾转式三旋翼无人机是一种多旋翼无人机的特殊构型,其兼具单旋翼无人机与普通多旋翼无人机的特点.目前对于此类无人机的鲁棒控制设计研究成果较少,多数已有的控制方法未考虑模型参数的不确定性与外界扰动对此类无人机控制的影响.为此本文针对倾转式三旋翼无人机动力学模型存在的转动惯量未知,以及飞行中受到未知外界扰动影响的情况,基于super-twisting算法,设计了一种新型非线性鲁棒控制方法.通过基于Lyapunov的稳定性分析方法,证明了闭环系统的稳定性,并得到在有限时间内三旋翼无人机的姿态跟踪误差收敛的结果.本文中所提出的控制算法,在倾转式三旋翼无人机实验平台上进行了实时飞行控制实验,取得了较好的控制效果.     

微型合成孔径雷达与多旋翼无人机的一体化遥感平台

近年来,多旋翼无人机载微型合成孔径雷达（Mini Synthetic Aperture Radar,Mini SAR）因其全天候、全天时、零伤亡、机动灵活以及低成本的特点,受到广泛关注。文章在概述多旋翼无人机载Mini＿SAR技术的基础上,提出了一种基于Mini＿SAR成像系统与多旋翼无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）的一体化遥感系统平台。该平台针对遥感任务对系统软件和硬件做了高度集成,使得遥感任务可以高效地运行,同时可靠性大大增加,系统部署效率显著提升。该平台对无人机机载Mini＿SAR在各行业中的普及应用起到了重要推动作用。     

微型旋翼无人机系统的设计与实现

针对目前传统旋翼无人机体积大、结构复杂、成本较高的问题,设计实现了一种微型旋翼无人机系统。该系统基于STM32 微控制器,硬件由微控制器、姿态传感器、通信、电机、图传等模块组成;软件由主要循环、控制循环和反馈循环组成。地面操作端通过蓝牙或2.4G无线射频连接无人机,由微控制器进行姿态数据、操控数据的运算,实现无人机的控制。无人机通过5.8G图传传回图像和姿态数据。经测试,该系统稳定、可靠、易操作。     

均匀圆阵下微波光子鉴相相关干涉仪测向算法

为实现高频段微波信号的精确测向,提出了一种基于微波光子鉴相器的均匀圆阵相关干涉仪测向算法。为克服传统的电域鉴相器工作频段低、带宽窄的缺点,利用微波光子技术高频段、大带宽、低损耗和抗电磁干扰的优点,基于双偏振调制器设计一种微波光子鉴相器,利用光干涉将相位差信息映射为光信号功率,通过测量功率计算出相位差。该微波光子鉴相器精度高,能实现±180°的相位差测定,鉴相精度为±2°。利用余弦函数克服了传统相关干涉仪存在的相位模糊问题。同时,为确保算法的实时性,测向算法需选取适当的步进角度。为克服步进角度引入的测向误差,利用二维抛物面进行拟合插值运算,从而提高算法的精确度。最后,通过仿真验证了微波光子鉴相器和相关干涉仪测向算法的有效性。     

用于无人机室内导航的光流与地标融合方法

针对小型无人机在无卫星导航信号条件下的导航问题,结合光流及地标定位设计了使用摄像头、惯性测量器件、超声测距仪等传感器融合的无人机室内导航方法.文章使用补偿角速率的光流微分法计算帧间像素点小位移,并用前后误差算法提取精度较高的点,避免像素点跟踪错误,提高了光流测速的精度;对得到的光流场用均值漂移算法进行寻优,得到光流场直方图峰值,以此计算光流速度.本文提出了无累积误差的连续地标定位算法,实时测量无人机位置.通过多速率卡尔曼滤波器对观测周期不一致的位置、速度信息进行最优估计.在搭建的八旋翼无人机平台上试验,将位置与速度测量结果分别与激光和PX4FLOW数据对比,结果表明该导航方法可以有效抑制定位跳变与光流测量噪声误差,给出精确的位置与速度估计.     

基于核相关滤波的无人机偏航角跟踪控制系统设计

针对非线性自抗扰控制技术设计的系统、线性自抗扰技术设计的系统受到噪声影响,导致信号传输受到阻碍,出现偏航角跟踪控制结果精准度低的问题,提出了基于核相关滤波的无人机偏航角跟踪控制系统设计;在系统总体架构支持下,采用STM32F407型号主控芯片,保证无人机控制系统稳定性;在方向盘下安装有转向角传感器,为ESP电子控制单元提供方向盘;使用频率为2.4 GHz遥控器接收机生成具有不同脉冲宽度PWM信号,通过控制旋翼偏航控制器,推动旋翼在不同角度指令下旋转;利用核相关滤波器过滤目标图像,通过滤波器的输运来估计目标运动位置,并确定地面参考坐标系与无人机机体坐标系,构成无人机在空间中六个自由度,由此设计偏航角跟踪控制软件流程,跟踪控制无人机偏航角;由实验结果可知,该系统滚转角与实际值轨迹一致,误差为0;俯仰角与实际值轨迹有偏差,误差为0.05°,为无人机向不同方向精准飞行提供系统支持.