无人机地面站控制台软件设计

介绍了无人机地面站控制台软件的功能模块,讨论了该软件的设计问题.该软件是在美国NI公司出品的虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI上开发的,具有直观与完备的可视化界面,简便易学的操作等特点.该软件经过系统的联调后,从联调结果分析,该软件满足了系统所要求的各项指标.无论从稳定性,还是从实时性上都有相当好的表现.     

基于SCADE的无人机三余度飞控系统设计及实现

利用一种嵌入式软件开发的新方法--嵌入式代码自动生成软件SACDE研究了无人机三余度飞控系统的开发.通过与传统三余度飞控系统开发方法进行了对比,说明了使用SCADE开发的无人机三余度飞控系统具有成本低、周期短、安全性高、交互界面友好等优点,并在很大程度上实现了该软件开发的自动化.     

无人机飞行控制检测系统软件开发

介绍了无人机飞行控制检测系统的基本结构,讨论了该系统的硬件组成以及软件的设计思路与流程。该软件是在美国NI公司出品的虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI上开发的,该平台具有软件开发周期短、用户界面友好、操作简单、运行稳定等特点。该系统将大大减轻测试人员的工作强度,对于无人机能否执行相应任务给出明确结论。     

无人机发动机野外试车系统的研制

针对小型活塞式无人机发动机的检测需求,设计了一种基于虚拟仪器的无人机发动机野外试车系统,该系统实现了在机体和发动机不分离和不需要无人机全系统配合的条件下对发动机实施智能检测;通过采用虚拟仪器、串行模数转换等新技术,系统可代替地面控制站对发动机进行控制,对发动机性能参数实施快速、便携检测和综合显示,并根据检测数据进行故障分析,适时提供维修指南,有效弥补了现有检测手段与方法的不足,提高了无人机发动机系统野战条件下的试车效率.     

面向无人驾驶时空同步约束制导的安全强化学习

针对无人机（unmanned aerial vehicles, UAV）飞行控制系统的传感器注入攻击能够诱导无人机接受错误的传感器信号或数据,错误估计系统状态,从而威胁无人机的飞行安全. 当前针对无人机传感器注入攻击的在线检测和恢复方法存在检测精度不高、系统状态恢复缺乏持续性、控制模型精度及检测精度受无人机硬件算力限制的问题. 提出了一种基于轻量级机器学习模型的无人机传感器攻击在线检测和恢复方法（machine learning based runtime detection and recovery method against UAV sensor attacks, LDR）,利用机器学习模型对非线性反馈控制系统的表征能力相比线性模型更强的特点,构建各传感器对应的预测模型,对不同传感器对应的无人机系统状态进行准确预测,结合提出的缓解预测误差短时振荡的攻击检测算法,对GPS传感器攻击和陀螺仪读数攻击进行有效的检测和系统状态恢复. 实验结果表明,所提方法的开销满足飞控系统的实时性要求,具有高可靠性和预测有效性,对典型攻击的在线检测和恢复效果相比现有工作更好.

     

便携式无人机外场测试软件设计与实现

针对传统无人机飞控综合测试系统(ITF)结构复杂、体积庞大,只适用于在实验室里做仿真实验的现实情况,设计并实现了一套便携式无人机外场测试系统;介绍了该系统软件部分的设计与实现,包括底层RTX实时环境下的驱动函数设计和上层CVI的人机交互界面开发;详细叙述了测试软件的运行流程和模块化的软件设计思路,同时结合实际提出了一种多串口的数据管理模式;结果表明,该软件在无人机外场测试环境下运行稳定,各功能模块工作正常,为无人机安全试飞提供了保障.     

小型无人机大气数据检测系统的设计

大气数据参数的采集与处理是小型无人机自驾仪设计的关键技术之一.本文论述了适用于,小型无人机的大气数据检测原理,并针对小型无人机的特点,设计了一种满足小型无人机需求的大气数据检测系统.并着重对系统的硬件和软件设计进行了分析和研究.     

无人机综合检测与仿真系统

针对无人机系统研制过程中测试及仿真验证的需求,设计了一种基于PowerPC硬件平台和VxWorks软件平台的无人机综合检测与仿真系统.该系统以仿真计算机为主体,在考虑综合检测与仿真两大功能需求的基础上,对其进行软硬件设计.本文从系统整体研制方案、硬件设计与实现、系统通信协议、软件设计与实现等4个方面具体阐述系统工作原理及设计思路.最后搭建了不同的应用环境对该系统进行测试和验证,通过数据分析证明了该系统的实用性,并将有效地提高无人机飞行控制系统的研制和开发效率.     

某型无人机地面检测系统中串行通信的研究与实现

对某型无人机的地面检测功能和实现技术进行了分析和研究,结合串行通信的主要方法,提出了一种在实时检测系统中用Mscomm32和组件技术来解决基于串行通信的实时数据传输和动态显示问题的方法,并成功地建立了无人机地面检测系统.     

小型无人机地面监控系统的设计与实现

地面监控系统是整个小型无人机系统的重要组成部分。在Windows平台下,以VC＋＋6.0作为开发工具,嵌入Mapx控件,设计了一套地面监控系统,实现了飞行参数实时获取与显示、飞行位置实时更新和航向控制、电子地图操作、航线规划与航迹显示、数据存储与分析等功能。飞行实验表明,该软件运行可靠稳定,可以有效地对无人机进行监控,具有一定的实用性和推广价值。     

基于运动解耦的无人机驱动故障自动检测系统

无人机驱动故障检测一直是无人机研发领域面临一大难题之一,因为以往检测系统,如以视觉感知和超声波技术为基础的故障检测系统,无法在交叉耦合作用下将故障信号与正常信号区分开来,从而影响了系统检测性能。在此背景下,针对无人机驱动机运动耦合特性,提出一种基于运动解耦的无人机驱动故障自动检测系统。该系统设计主要由硬件和软件两部分组成,硬件包括采集模块、调理模块、通讯模块、主控模块等四部分,软件主要针对主控模块中的检测程序进行分析,包括故障分离、故障振动特征提取和故障识别。结果表明:本系统总失效概率为0.72%,比以视觉感知和超声波技术为基础的故障检测系统总失效概率低0.19%和0.7%,说明本系统鲁棒性更好,系统检测性能提高。     

无人机电源地面测试系统设计

为了实现对某型无人机电源系统的快速检测,设计了一种基于Labwindows/CVI的无人机电源地面测试系统。测试系统的硬件部分能够实现数据的快速采集,软件部份分为数据采集软件和数据处理软件。实际应用表明,该系统测试结果达到设计要求,具有运行稳定可靠、操作方便、维护简单的特点,能够满足无人机电源系统的维护保障需要。     

多旋翼无人机地面控制站软件系统设计与开发

针对多旋翼无人机自主飞行实时监控需求,开发了一套完整的多旋翼无人机地面控制站软件系统;根据多旋翼无人机地面控制站软件总体设计分析,基于功能模块化思想,分别设计并实现了飞行监控、飞行任务管理、二维与三维结合的导航电子地图以及数据库技术等功能,为无人机的实时监控提供了有力保障;地面控制站软件系统的三个用户主界面简约美观,能够实时切换,便于地面操作员对无人机的飞行监管;最后,通过某型多旋翼无人机的飞行作业,对地面控制站软件系统进行了全方位测试;实验测试有效地证实了该地面控制站软件系统具有完善的监控功能,操作简便,完全满足无人机地面控制站需求,已经作为标配软件提供给用户使用。     

基于离散傅里叶变换的多旋翼无人机循迹检测系统设计

传统多旋翼无人机循迹检测系统在循迹数据检测方面存在数据动态性强,变数大的问题,影响循迹检测整体效果。为此提出基于离散傅里叶变换的多旋翼无人机循迹检测系统设计;设计系统主要分为检测硬件与执行程序两部分,其中,检测硬件分别设计了数据传感器、数据采集模块、数据逻辑变阻器与信号分量控制器模块,通过各模块共同实现信号分量控制器调制输出;软件部分通过离散算法设计循迹数据离散处理程序,通过离散傅里叶变换对循迹数据传输通道内的回路进行闭环转换,设计循迹数据傅里叶变换输出程序,实现多旋翼无人机循迹检测系统设计;通过实验数据的对比表明,设计系统优化了多旋翼无人机循迹数据识别精度,能够有效提升系统整体循迹效率,具有实际应用性。     

高实时性的无人机飞控软件测试系统设计

机载计算机作为无人机系统的控制核心,在设计过程中对其进行性能监测及功能验证是保证其正常工作的基本途径;运行于机载计算机内的飞控软件已成为无人机飞控系统设计中最重要的因素之一,采用Labview和RTX搭配的建模方式,模拟无人机机载计算机的真实硬件环境,在Windows操作系统下构建一套高实时性的测试系统方案,完成对机载计算机飞控软件的实时监测评估和性能测试;经实际测试,该系统能够实现对无人机飞控软件的实时监测和测试,实时性带来的实时误差不超过1％.     

Unmanned Aerial Vehicle Security Using Recursive Parameter Estimation

The proliferation of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) brings about many new security concerns. A common concern with UAV security is for an intruder to take control of a UAV, which leads for a need for a real time anomaly detection system. This research resulted in a prototype UAV monitoring system that captures flight data, and then performs real time estimation and tracking of the airframe and controller parameters. The aforementioned is done by utilizing the Recursive Least Squares Method (RLSM). Using statistical validation and trend analysis, parameter estimates are critical for the detection of cyber attacks and incipient hardware failures that can invariably jeopardize mission success. The results demonstrate that achieving efficient anomaly detection during flight is possible through the application of statistical methods to profile system behavior. The anomaly detection system that was designed can be performed in real time while the UAV is in flight, constantly verifying its parameters.     

基于遥测数据分析的无人机故障诊断系统设计

传统无人机故障诊断系统故障传感器与故障算法间的逻辑变量存在差值,当故障点存在于传感器结构内部时,无法及时感知并反馈故障数据,导致系统软件部分分析算法分析异常,故障信号诊断准确性差,为此提出基于遥测数据分析的无人机故障诊断系统设计;引入遥测数据分析技术,建立基于遥测数据分析的故障信号诊断硬件,创建故障数据采集单元、故障数据调理单元、故障数据通信单元,并在三大硬件单元中分别采用M1401 8路模量数据采集卡、CY7C68013A-56PVXI多模数据分析处理器、EP3C16Q240C8N通信IC,配合外围器件,构建起基于遥测数据分析的无人机故障信号诊断平台;配合硬件性能,软件部分分别对故障信号诊断策略与算法进行了优化设计;通过实验数据表明:所设计系统对无人机软件故障信号的检测准确率为97.3%,硬件信号故障的检测准确率为98.6%,能够实现对故障信号的精准诊断,有效解决传统诊断系统存在的问题。     

基于遥测数据共享的无人机试飞监测技术研究

针对传统无人机试飞监测系统与无人机平台设计耦合度高、通用性差的问题,设计了一种轻量化的试飞监测系统。对传统的无人机指挥控制系统与试飞监测系统的构型进行分析,梳理两个系统的共性业务流程,确定了轻量化试飞监测系统的构型。阐述了试飞监测软件的架构设计,并重点对数据解析模块进行介绍,提出了一种基于配表的遥测数据解析技术,使不同型号的试飞监测需求与软件框架相隔离,保证了软件的通用性。实际应用表明,所设计的无人机试飞监测系统避免了机上测试改装,缩短了无人机系统的研制周期,具有很高的工程实用价值。     

自卫干扰对无人机敏感性的影响研究

研究了单架无人机在突防地空导弹系统的过程中,自卫干扰对无人机敏感性的影响,分析了自卫干扰在敏感性各个环节的作用,仿真分析了平均干扰功率对无人机最小暴露半径、被探测到的概率、脱靶距离及被击中概率的影响。仿真结果表明,使用自卫干扰技术能有效地降低无人机的敏感性,从而提高其作战生存力。研究结果可为无人机敏感性评估、生存力增强措施的研究及雷达探测系统的效能评估提供一定的依据。     

改进的桥梁三维重构及裂缝检测系统

针对桥梁病害检测问题, 尤其是损害程度较高的裂缝检测, 结合已有的桥梁检测系统, 本文提出一种改进的桥梁检测系统, 改进后的系统硬件是大疆M210-RTK无人机, 软件由图像数据获取模块、裂缝检测模块、3D模型构建模块构成. 其中, 裂缝检测模块增加了裂缝长宽计算功能, 对裂缝分段迭代后进行曲线拟合求取长度, 骨架法计算宽度. 在实验中设置无人机的飞行轨迹、扫描间距, 拍摄距离以及对待检测桥梁桥墩分区域编号, 最终拍摄了200张桥墩桥面图片和采集了桥梁视频数据. 通过对桥墩桥面裂缝种类的识别和裂缝长宽计算, 更全面的了解了裂缝信息及危害程度, 减少了后期人工测量, 并结合Ubuntu 16.04系统, 使用直接稀疏里程计法(DSO)进行桥梁3D建模, 3D模型能够方便直观的展示桥梁概况. 改进后的系统稳定, 方法省时省力, 适用性广, 特别是对一些跨海大桥及周边环境复杂的桥梁检测具有重要意义.