基于MEMS振动陀螺的旋翼无人机组合导航算法设计

旋翼无人机需要惯导提供准确的角速度和加速度测量信息,而由于无人机的振动会对陀螺输出噪声产生影响,进而影响无人机的飞行平稳性。因此,该文提出了一种面向旋翼无人机的组合导航算法,基于扩展卡尔曼滤波,结合全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)组合导航算法和无地磁传感器的航姿参考系统算法,在一定程度上解决了GNSS失效情况下的姿态稳定问题。针对旋翼无人机对导航系统输出信息平稳性的要求,采用自适应陀螺采样平滑方法,在少量增加数据处理复杂度的前提下,降低了航姿和角速度信息的噪声,在无人机应用中实现了良好的飞行轨迹重复性和控制平稳性。     

无人机导航系统设计问题研究

导航系统是无人机的核心系统之一,主要用于向无人机提供速度、位置和飞行姿态等数据,引导无人机沿规划路线安全准时飞行.文章描述无人机的坐标系统,介绍INS(惯性导航系统)和GPS(全球定位系统)两种常用无人机导航系统的基本流程和应用领域,分析地图读取和天文导航等两种位置固定导航方法的工作原理,说明加速度计、陀螺仪、空速传感...     

基于蓝牙/INS的室内组合导航算法

蓝牙是一项低成本的室内定位导航的技术,但容易受室内环境影响;惯性导航系统(INS)常用于估计航姿,可通过加速度计的输出进行位置估计,但它容易受传感器误差和漂移的影响.为了实现更精准的室内导航,提出了使用卡尔曼滤波器(KF)融合蓝牙和惯导系统进行导航的算法.组合导航算法中,梯度下降法被用于对惯性传感器(ICM20602和...     

偏振光辅助航向角在惯性导航中的应用研究

惯性导航系统(INS)以其自主导航的特点成为了目前最为重要的导航设备之一,但是惯性导航系统会随着时间的增加发生漂移,误差逐渐增大,无法应用于无人机等长时间的飞行或对环境的监测。因此,提出了一种基于偏振光的航向角检测对惯性导航系统的辅助方法,搭建的光学采集系统由三个微小型的大视场摄像头模组和偏振片构成,使得结构更加紧凑,体积更小,高度更低。首先,基于大气偏振模式的偏振光导航利用瑞利散射模型固有的自然属性,很难遭到人为破坏且精度不会随着时间的增长受到任何的影响,极易适用于在弱/无卫星信号环境下无人机长时间的飞行。然后利用搭建的三通道偏振成像系统对晴朗天气下全天域的载体航向角进行了测量。通过长时间的实验测试表明,三通道偏振成像系统解算的航向角最大误差为0.3142°,最小误差为0.0987°,而惯性导航系统以每小时1°的误差持续增长,如果将偏振光对航向角的测量用于辅助惯性系统在导航中的应用将会大大地降低惯性系统的误差漂移。因此偏振光和惯性系统的组合导航将逐渐用于无卫星信号环境下无人机的长时间飞行中,可摆脱美国GPS的限制,扩大无人机执行任务的范围。     

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达（SAR）系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型 SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示（GMTI）处理技术。通过微型 SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达(SAR)系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示(GMTI)处理技术。通过微型SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

天文航姿测量系统的方案设计与实现

天文航姿测量系统主要用于舰船惯性导航系统的航向真值测量。本文主要论述了天文航姿测量系统的工作原理、组成和功能,具体介绍了各个分系统的方案设计,并对系统精度进行了试验验证与分析。试验结果表明天文航姿测量系统方案设计合理,能够实现校正惯导误差工作。     

嵌入式大气数据传感技术的发展现状

嵌入式大气数据传感系统是一种先进的大气数据系统。该系统集成度高,完全可安装于雷达天线罩内,并且能够实时提供现代飞行控制所需的全部大气参数如动压、静压、迎角、侧滑角、马赫数等。在介绍了嵌入式大气数据传感系统原理及技术发展的基础上,总结了当前开展的各项研究工作的热点并对嵌入式大气数据传感未来发展趋势进行了展望。     

光纤捷联航姿系统在"动中通"的应用

为解决各种环境下"动中通"天线对目标的快速捕获和精确跟踪,天线控制系统采用了低成本光纤捷联航姿系统与单脉冲自跟踪系统相结合的控制技术,目标可见时采用单脉冲自跟踪,同时利用单脉冲自跟踪精度高的特点对光纤捷联航姿系统实时标校,使航姿系统长期保持在高精度的惯性导航水平上;目标被遮挡后利用光纤捷联航姿系统引导跟踪,通过试验及数据分析,该技术的使用使"动中通"天线在任何环境下,跟踪精度达1/10半功率波束宽度,对目标的捕获时间小于1S.     

探空集成传感器设计

微型化、集成化可以使得传感系统减少体积、重量,降低成本,提高系统的可靠性,具有重要的科学意义.本文设计了一个用于测量大气湿度、温度和气压检测微型集成传感器.考虑到MEMS加工工艺兼容性,分别采用空气导热检测法、铂电阻法和电容法对湿度、温度、压力进行检测,并且进行了理论计算,设计了加工工艺步骤,制作出雏形器件.     

Micro air vehicle: configuration, analysis, fabrication, and test

This paper presents the development of two electrically powered micro air vehicle (MAV) prototypes with wingspans of 380 and 360 mm, respectively. A miniature flight control system is constructed using small and light components. A vision system consisting of a micro radio frequency (RF) transmitter and a miniature vision-receiving antenna with a low-noise amplifier is designed, which exhibits advantages over commercial ones. The aerodynamics of several airfoil sections at low chord Reynolds numbers are theoretically analyzed, for the layout of on-board components and the airfoil design. A small-sized propulsion/power testing setup is developed to measure and analyze the static performance of the motor/propeller/battery combination used for MAV prototype. The materials and methods used to build MAV prototypes are also presented. Two MAV prototypes, TH380 and TH360, have been successfully tested in the flight, where TH360 MAV with a payload of a home-made micro vision system can acquire the images of objects and transmit them back to the ground station.     

图像透视特征提取方法及其在无人机视觉导航中的应用

近年来,图像透视特征在无人机视觉导航中应用日益广泛,因此结合近年来视觉导航技术的发展状况,分析了图像透视特征在无人机视觉导航领域中的重要作用。同时,还详细介绍了图像透视特征的提取方法,以及图像透视特征提取方法在无人机视觉导航技术中的应用,如飞行器姿态角估计,高度估计以及相对位姿估计等。     

HMR3300电子罗盘在ARM系统中的应用

针对HMR3300电子罗盘的应用,介绍了HMR3300的特性及其与ARM系统组合的使用方法,对其接口硬件电路及姿态数据读取程序进行了设计,并搭建了硬件平台进行了相关实验。证明本系统能可靠地提供有效的系统姿态数据,并具有能耗低、性价比高、实现简便等特点。     

小型无人机多传感器组合导航系统设计与实现

准确、可靠的运动状态数据对小型无人机运动控制至关重要,在实际飞行控制过程中通常要用到两种甚至更多传感器进行数据融合获取。文中根据小型无人机实际飞行运动控制需求,设计集成卫星导航(GPS)、惯性姿态参考系统(AHRS)和气压高度计的组合导航系统,采用多传感器数据融合算法,对无人机的位置、速度、加速度、姿态角等状态数据进行融合估计。通过实际飞行实验对所设计系统的有效性和实用性进行了验证。     

室内激光雷达导航系统设计

小型无人机和移动机器人技术迅速发展,对室内导航技术的要求越来越高,针对当前室内导航精度不高、导航设备比较复杂的问题,提出一种采用激光雷达定位和地磁传感器检测相结合的室内主动导航方法。该方法首先使用激光雷达扫描室内环境,用采集到的数据拟合出室内地图,根据目的地信息和室内的环境信息来规划行进的路线;然后在行进中使用激光雷达连续地扫描得到数据与地图数据进行比较,来确定所处的位置,同时使用地磁传感器取得行驶的方向,二者相结合判断是否在规划的路线上行驶,及时地对出现的偏差进行纠正;最后通过搜索RFID地标确定是否已经到达指定位置。仿真和实验的结果表明:所设计的室内激光雷达导航系统结构简单、可靠性高,能够较好地满足室内导航的要求。     

基于城市微单元的智能出行平台研究

城市微单元(以下简称“微单元”)作为智慧城市的核心组成部分,承载着包括工业园区、矿山、港口码头、机场、商圈、步行街、商务楼宇、小区社区、特色小镇等场景业务正常运转的重要功能。随着经济飞速发展,现有城市微单元的交通出行模式已逐渐无法满足生产工作及生活出行的需求。智能出行将先期于城市微单元内得到广泛应用,而这些应用场景需要有强有力的大脑来管控,智能出行平台集无人售卖车、无人配送车、无人接驳车、无人快递车、无人清扫车、无人巡检车、智慧停车等管理支撑能力于一体,作为城市微单元智能出行大脑,构建微单元智能出行新体系,提供微单元智能化主动出行+被动出行新方案。     

Method of navigation for an unmanned aerial vehicle based on a single estimate of its spatial position and intrinsic angular measurements

An alternative method for solving the problem of navigation of unmanned aerial vehicle has been developed; this unmanned aerial vehicle is equipped with airborne direction finder using a radio beacon with known spatial position under conditions of the absence of data having adequate precision and obtained from satellite navigation systems.     

基于位置敏感探测器的组合导航技术研究

为了减小现有小型旋翼类无飞机飞行过程中卫星/惯性组合导航系统的制导误差，提高其导航系统定位精确度，提出2维位置敏感探测器激光制导与机载卫星/惯性组合导航系统结合的新型导航系统方案。该系统利用1064nm红外脉冲激光作为引导光源，采用中间飞行段卫星/惯性导航、末端飞行段激光照射制导结合的方式，进行了理论分析和对比实验验证。结果表明，在室外飞行环境和室内强、弱、正常光照飞行环境下，该系统始终保持较高的定位精度和结果一致性；相对比其它现有制导方式，该系统的探测频率始终保持5kHz、定位精度始终保持其圆形概率误差处于0.10m数量级，取得了较好的定位实验结果。该系统具有鲁棒性强、电路简单、探测灵活、高速精确的特征，对无人机末端制导具有重要意义。     

视觉激光匹配导航技术及其应用

视觉激光匹配集导航与勘测一体,是导航定位和智能感知技术研究热点。首先,分析了视觉激光匹配导航技术背景和需求;其次,阐述了视觉激光匹配导航概念与分类,从同步定位与建图角度提出了多传感器集成视觉激光匹配导航的技术框架,提炼出视觉激光匹配导航与勘测关键技术;最后,对视觉匹配导航在移动机器人、无人驾驶、增强现实、测绘等领域应用进行了探讨与展望。     

Design of a mechanism for biaxial rotation of a wing for a hovering vehicle

This paper presents a novel mechanism to actuate the wings of a hovering micro air vehicle (MAV). The mechanism uses a single actuator, but each wing can rotate about two orthogonal axes. The goal of this work is to design a light-weight compact mechanism that flaps the wings, inspired from the wing motion of hummingbird and hovering insects, to generate enough lift for the vehicle to hover. This paper explains in detail the proposed mechanism and its working prototypes. Also, the paper presents a dynamic simulation of the mechanism. The proposed dynamic simulation is used to predict the theoretical lift of the ornithopter. Further, the theoretical model is supported by actual experimental data collected from the prototype. The experimental data shows that the vehicle has the potential to develop enough lift to hover.