基于GPS射频模拟信号源的无人机导航系统研究

为了在室内验证卫星导航功能,采用飞机模型计算机、GPS硬件仿真器和GPS射频模拟信号源,提出了一种模拟卫星动态绝对定位的设计思想;根据导航计算需要,对系统中涉及到的不同坐标系进行转换;搭建半物理仿真平台,给出无人机自主导航的验证方案;仿真结果表明,基于GPS射频模拟信号源的无人机导航验证方法切实可行,导航系统具有良好的稳定性。     

一种面向移动平台的无人机自主降落控制方法

准确获取无人机的位姿信息是顺利执行无人机自主导航、着陆的首要前提。由于GPS/INS导航系统的局限性和IMU惯性导航系统的误差,提出了一种基于视觉导航的方法。设计了"H"形图像的着陆标志,对机载摄像机采集的实时影像进行图像处理,利用世界坐标系到图像像素坐标系的映射关系得到基于视觉的无人机位姿估计模型,进而解算无人机当前的位姿估计值。上述方法提高了无人机的着陆安全性。仿真结果验证了算法的有效性和位态信息的精确度。     

基于GPS仿真器的无人机导航系统半物理仿真研究

讨论了无人机导航半物理仿真系统中GPS仿真器的设计方法;根据GPS接收机输出信息的特点和WGS-84与各种坐标系的转换关系,将飞机模拟系统解算得到的无人机位置信息转换成与之对应的GPS信号传输到导航链路,用于无人机航迹控制;根据导航飞控系统功能的要求,构建了一个半物理仿真平台来验证此系统,试验结果证明了采用模拟GPS仿真器完全可以对导航软件的功能进行有效的验证,并达到了预期设计要求。     

基于SystemView的GPS卫星信号仿真

GPS全球定位系统以其优越性能成为全球应用最为广泛、实用性最强的定位系统。为测试GPS接收机的性能就需要GPS信号模拟器模拟产生真实环境下的GPS信号。本文在介绍GPS信号产生原理的基础上,详细说明了采用SystemView软件实现GPS射频信号仿真的方法和技巧,并对模拟出的GPS信号进行了性能分析。     

利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术

针对无人机自主定位过程中GPS定位系统失效的问题,提出了一种利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术,首先利用无人机所拍摄的实时航拍图像,与预先储存在无人机计算机中地面景象的数字化地形图进行匹配,从匹配结果中提取一个同名像点,结合地面景象数字化地形图所提供的数据信息获取此同名像点的地理位置坐标,根据同名像点位置与无人机位置间的几何关系,结合机载光电测量系统的坐标转换过程,实现无人机的自主定位过程。利用已知的地面同名像点的地理位置信息,反推出无人机的地理位置信息具有一定的创新性。由于整个定位过程存在实际误差,因此利用无人机飞行时记录的数据,采用蒙特卡罗法对定位误差进行仿真试验。试验结果表明该技术能够在误差允许范围内,在GPS定位系统失效的情况下完成无人机的自主定位     

基于模糊逻辑的无人机定位系统设计

针对无人机定位精度问题,硬件设计采用模块化设计思想,以STM32系列的微控制器为核心,以微机械传感器和GPS 模块为基础,组成无人机组合导航系统;软件提出了基于“模糊逻辑”的加速度区间自适应算法,修正惯导定位误差随时间快速积累、GPS发射信号受阻,造成的连续定位能力和精度较差的问题,保证了系统定位精度,为小型自主起降固定翼无人机、多旋翼无人机定位奠定基础。     

湖水环境下自主监测船的GPS导航设计

建立导航系统所需的全局静坐标系、局部静坐标系、船体动坐标系和自主船运动学模型。模拟人的驾驶技术,建立巡航和定区域节能2种导航模式,设计推理规则。分析实测的电子罗盘和GPS数据误差原因。为提高定位精度,设计海明窗FIR数字滤波器以及巡航面积计算方法。基于VC++开发导航软件,在自主研发的监测船上开展实验。结果表明,FIR对电子罗盘信号的滤波效果优于GPS信号,巡航模式可实现大范围监测,定区域模式对重点区域进行监测时能耗较低。     

基于GL Studio飞机控制面板仿真

为了对某型飞机机载武器管理系统(SMS)进行地面仿真,开发相应的地面模拟器,提供飞行人员和地勤人员进行训练使用,进一步提高部队战斗力,介绍了GL Studio仿真软件并利用该软件设计了飞机武器控制面板,模拟了武器发射控制流程和飞机机载武器管理系统的工作原理,最后开发了软件程序并设计了该模拟器的硬件.经模拟仿真实践证明G...     

串级PID的无人机自主起降系统设计

简要介绍了小型无人机总体架构与自主飞行策略,在此基础上重点阐述了无人机自主起降系统相关的硬件结构与软件算法.通过将低空声纳测距系统与高空GPS定位系统的高度数据融合到GPS/INS组合导航系统中,实现小型无人机的自主起降.实际飞行数据表明该系统硬件设计与软件算法的实现配合良好,能达到平稳起降效果.     

某型无人机飞控系统设计与实现

某型无人机数字式飞控系统是以高性能PC104计算机为核心的,其控制方式有时间程序控制、遥控指令控制和按预先装订的航路实现三维自主飞行控制3种方式,以3维自主飞行方式为主;为了确保无人机在不受遥控的状态下安全坠毁,设计了无人机飞行安全控制系统;通过计算GPS数据来判断无人机是否超出安全区域,进而控制舵机离合器电源以实现安全控制功能;设计了用于验证该系统的仿真系统,通过仿真结果,验证系统的可行、正确.     

无人机自主巡检系统的关键技术研究

无人机（UAV）将成为未来电力巡检的主要工具,目前其飞行路径主要根据GPS进行设计。GPS定位精度低,部分区域GPS信号弱,是阻碍无人机电力巡检广泛应用的主要瓶颈。针对复杂环境下的输电线路态势感知,提出一种基于单目视觉的无人机自主巡检系统,实现脱离GPS的自主导航。该系统采用基于深度学习的目标识别检测算法,利用单目视觉的投影变换对尺度已知的待检测目标进行三维定位,然后通过基于大疆SDK开发的飞控程序调整无人机的飞行姿态并自主导航,实现无人机实时巡检。实验结果表明,距离目标物10?m时,该系统在世界坐标系[X、][Y、][Z]三个方向的定位误差分别为0.31 m、0.06 m、0.24 m,处理速度0.76 frame/s,准确性和可行性得到了验证。     

基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法研究

在旋翼无人机组合导航中,针对缺乏GPS作为导航信号源的室内飞行环境,为了达到精确定位的目的,提出一种基于SLAM（simultaneous localization and mapping）的旋翼无人机组合导航算法。首先,引入双线性插值算法,实现基于扫描匹配的即时定位与地图构建;其次,对陀螺仪、加速度计和磁罗盘建立捷联惯导系统误差模型,针对旋翼无人机的使用环境对误差模型进行简化;最后,应用联邦卡尔曼滤波算法,设计组合导航系统模型,将SLAM算法和捷联惯导系统估计出的位置数据进行融合。仿真结果表明所设计基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法能够进一步提高组合导航系统对旋翼无人机位姿估计的精度。     

基于星载GPS卫星编队可视化仿真系统

针对研究星载GPS编队卫星自主导航算法及模型对编队的影响,为实际编队提高导航定位精度,结合数据库系统编制出了关于星载GPS编队卫星仿真系统。在分析卫星编队相对导航运动规律基础上,利用OPENGL及数据库技术对星载GPS空间圆编队,车轮式编队和水平圆编队进行了三维可视化仿真,给出了设计过程。考虑到编队卫星需要接收GPS信号进行自主导航,利用GPS星座可见性分析方法,实现星载GPS编队卫星的GPS星座选择。三维可视化仿真结合STK进行了验证。仿真系统已作为编队方案设计、编队飞行相对导航仿真算法设计的基础工具,还为将来各种航天器编队飞行应用技术及航天器对接技术提供可靠的试验基础数据和技术依据。     

基于改进D*算法的无人机室内路径规划

针对多旋翼飞行器室内无GPS信号时的导航问题,本文采用二维码阵列构建室内定位系统,基于改进D*算法实现无人机室内路径规划,从而实现飞行器在室内的自主导航和避障。基于ArUco二维码设计了地面阵列为无人机提供了全局精确定位信息,使用改进D*算法保证了无人机在飞行过程中能自主进行路径规划和飞行。通过设计实验对改进D*算法进行了数值仿真验证,并在实际无人机的飞行中应用。实验结果证明:所提改进算法较传统D*算法能更好地保证无人机的飞行安全,同时基于二维码阵列的定位方式不但具有较高精度同时成本低易于实现。     

某型无人机导航/飞控系统设计与仿真

某型无人机以DSP为核心部件,介绍了其导航/飞控系统硬件设计、结构,其中主要包括数据采集、数据通信,介绍了导航/飞控软件,给出流程框图,设计了用于验证该系统的仿真系统;仿真系统引入大气模拟系统和GPS模拟系统,介绍大气模拟系统结构原理和GPS工作原理,仿真各子系统之间采用CAN总线进行连接,并且挂载真实舵机,检测舵机偏转检测,形成负反馈;最后,给出系统仿真步骤和仿真内容,得出仿真结果,验证该系统可行、正确.     

模型预测控制算法在飞翼无人机中的应用研究

针对某小型无尾飞翼布局无人机,运用CFD方法分析了该无人机的气动特性,计算了气动导数及操纵导数,建立了模型预测控制算法的仿真模型,并运用动态矩阵控制算法设计了飞行控制系统。仿真分析与试飞结果表明,在具有输入输出等约束条件下动态矩阵算法优势明显,具有一定的工程应用价值。