多无人机编队半实物仿真系统开发与应用

针对多无人机编队飞行试验的需求,文中开发一种半实物仿真系统,用以开展多机编队飞行的半实物仿真试验,并对编队功能和性能进行试验验证。根据无人机系统的组成和硬件配置,设计并构建半实物仿真系统的架构。针对机载传感器的接口类型完成仿真系统的硬件选型,并设计仿真电缆。基于被试无人机的气动参数和发动机参数,建立无人机的Simulink六自由度实时仿真模型,并开发部署相应的仿真环境和仿真软件。基于该仿真系统,进行8架无人机编队飞行的半实物仿真试验。试验结果表明,参试的8架无人机能够实现编队飞行的功能,并根据给定的不同队形的指令进行队形变换和保持。所设计系统不仅能在飞行试验前进行编队仿真验证和测试,还能对地面操作手进行飞行试验前的模拟训练。     

某无人机飞控系统地面半实物仿真平台设计

无人机(UAV)飞控系统地面半实物仿真平台用于对无人机飞控系统进行相关地面测试。针对某无人机飞行控制系统,提出了一种基于MATLAB实时工作空间和VxWorks实时操作系统的地面半实物仿真平台方案。针对无人机小扰动数学模型,构建了地面站上位机、控制器和模型机组成的实时系统闭环回路,对硬件及软件配置进行了说明,并设计了相关控制算法。该试验台可实时监测无人机系统状态,并可实时对模型注入扰动,实现系统在线调参。该半物理仿真平台结构简洁,功能明确,为相关控制律提供了便捷的研究设计手段。     

基于Matlab/FlightGear的四旋翼无人机仿真实验平台设计

文章以六自由度四旋翼无人机模型为基础,设计并建立了基于FlightGear的仿真实验平台。该平台基于Matlab/Simulink实现无人机模型及控制系统的仿真设计,使用Statef low实现无人机起飞、轨迹跟踪飞行、返航、降落的模式切换,并与FlightGear进行对接,实现完整飞行场景下四旋翼无人机的三维实时可视化显示。     

无人机飞行控制系统地面仿真平台设计与实现

为满足无人机控制律参数调节及后期控制策略优化的需要,以某型无人机为应用背景,提出了一种无人机飞行控制系统地面仿真平台的设计方案。首先分析了该平台的总体设计方案,然后介绍了主要分系统的设计,最后给出界面显示和半物理仿真结果。半物理仿真结果表明:该平台设计合理,具有一定的工程价值。     

面向无人机城市空中视觉导航仿真平台实现

系统仿真是无人机飞行导航与控制程序设计的重要手段,面向城市空中交通场景视觉导航算法设计的开发需求,首先调研了针对无人机所开发的多种飞行器仿真模拟平台,确定了基于Airsim搭建所需城市空中视觉导航仿真平台的技术路线,并进一步详细介绍了该仿真平台的搭建方法,最后给出了该仿真场景的搭建结果.     

十字翼布局无人机半实物仿真系统设计

针对十字翼布局无人机飞行控制系统,设计该无人机半实物仿真系统,阐述了该系统的组成、原理,并介绍了仿真软件。通过对十字翼布局无人机飞行控制系统半实物仿真结果的分析和研究,验证了PID控制律能有效地控制十字翼布局无人机悬停阶段的姿态角和高度。结果表明仿真系统为自动驾驶仪的测试评估提供了平台和依据。     

一种微型无人机机载气动连续发射装置

随着无人机技术的不断发展,无人机开始进入民用领域.但由于相关法律法规的缺失,造成民用微型无人机管理混乱,特别是消费级无人机的滥用对城市公共安全造成极大的威胁.针对这种情况,本文采用远程触发、压缩气体为动力源,可连续发射的设计原则,设计了一种轻巧灵活的无人机子弹连续发射装置,通过装配玻璃弹珠、金属球等作为子弹进行连续发射.该方案集子弹填装模块,触发模块,缓震模块,发射控制模块为一体,以无人机为搭载平台,实现对微型无人机拦截和打击,以确保了城市低空安全.此外,本文重点研究了无人机平台在子弹发射时的运动学状态,用Adams进行动力学仿真,研究微型无人机在空中进行子弹发射时的动态响应、平台的运动和受力情况,该无人机机载气动连续发射装置为反微型无人机研究提供了一种新的思路.     

无人机信息传输系统仿真设计

无人机在现代战场通信中具有独特优势和重要地位.无人机信息传输系统可用于地面测控站和无人机之间的信息交换.为了更好验证系统功能,对无人机信息传输系统进行仿真设计,建立包括地面测控站、中继卫星、中继飞机、无人机和有人机在内的仿真场景.通过OPNET网络仿真软件对系统的网络模型,节点模型以及进程模型进行了建模,基本实现了信息传输功能,并对仿真结果进行分析.     

基于QualNet的无人机数据链时延仿真

概述了无人机数据链的网络组成,介绍了通信网络仿真软件QualNet的功能特点及其架构,并在该软件平台下建立无人机数据链时延仿真模型,分析远近程无人机在不同MAC信道接入协议下的平均端到端时延和平均抖动.仿真结果表明,设计无人机数据链时可优先采用TDMA接入协议.     

一种小型光电稳定平台结构设计与分析北大核心CSCD

随着小型无人机在不同领域的发展,与之配合的稳定平台需求日益增加,尤其对于小型化、高精度的要求也越来越高。本文针对小型无人机设计了一种小型光电稳定平台,采用两轴两框架的结构并对稳定平台整体应用了模块化设计,根据不同需求可更换负载,具有体积小、质量轻的特点;利用Creo三维软件建模并通过Ansys仿真软件对关重结构刚度进行仿真分析,结构设计均满足总体要求。     

基于ARM的无人机飞行仿真系统的设计

无人机飞行仿真系统可以针对无人机的飞行状态进行有效的仿真分析,对于无人机的操控和学习具有重要的意义。以STM32F103嵌入式芯片为核心处理器,并采用模块化的设计思路,开发出一种基于ARM的无人机飞行仿真系统。详细介绍了无人机飞行仿真系统总体设计方案以及系统的硬件设计和软件设计原则和流程,同时,较为详尽地阐述了各模块的功能和作用,较好地完成了系统的设计方案。     

基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统设计

针对无人机着舰关键技术仿真验证的迫切需求,设计并实现了基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统。首先分析了系统应当具备的功能和结构组成,以此进行了实现方案流程设计。然后讨论了如何利用Creator/Vega Prime技术设计三维着舰场景,进而重点研究了飞行数字仿真和图像导航两项关键技术的仿真验证方法。最终基于智能可控飞行器的硬件平台实现了所提出的着舰仿真验证系统。实践证明,该系统具备多样化任务模拟、操纵手训练和关键技术验证三项功能。     

Design and implementation of a hardware-in-the-loop simulation system for small-scale UAV helicopters

We present in the paper the design of a hardware-in-the-loop simulation framework and its actual implementation on our custom constructed unmanned-aerial-vehicle (UAV) helicopter systems. Real-time hardware-in-the-loop simulation is one of the most effective methods for the verification of the overall control performance and safety of the UAVs before conducting actual flight tests. In our proposed framework, four modules, which include onboard hardware, flight control, ground station and software, are integrated together to realize the hardware-in-the-loop simulation. This design is successfully utilized for simulating several flight tests including basic flight motions, full-envelope flight and multiple UAV formation flight. Results obtained show that the constructed hardware-in-the-loop simulation system is highly effective and useful.     

基于模型匹配的光电侦察无人机飞行控制器设计方法

无人机在光电侦察领域的应用越来越广泛,设计可靠的飞行控制器是完成侦察任务的必要手段。提出了一种基于模型匹配和遗传算法寻优的以非线性模型为被控对象的飞行控制器设计方法。通过该方法可以实现无人机飞行控制器与飞行仿真模型的一体化快速设计与仿真,与经典的飞行控制器设计方法相比,该方法能够比较快速、便捷地获得所需控制器。建立了包含气动、发动机和环境模型的某型无人机六自由度非线性全量数学模型,然后基于此模型,应用上述方法设计了无人机的飞行控制器,基于有限状态机理论建立了飞行管理模型,设计无人机飞行剖面并实现控制器切换,最后进行了六自由度非线性仿真,验证了所设计控制器的有效性。     

四旋翼无人机新工科人才培养的教学探索

近年来无人机技术及市场发展迅速,年复合增速达60%呈井喷式增长,导致各行业对无人机技术人才产生巨大需求。针对无人机技术人才短缺,提出一种“一论二仿三实践”的无人机新教学体系,探索新工科背景下四旋翼无人机综合性实践人才培养机制。通过以四旋翼无人机应用的理论知识为基础,学生自主搭建无人机数字仿真平台,小组形式实操四旋翼无人机飞行等教学活动,形成一套“1+1+1>3”的新教学模式。     

八旋翼无人机系统设计及性能分析

本文以零度X4V2飞控为控制核心,以轴距为1200mm带电子收放脚架的机架为平台,选择动力装置为DJI 3508415KV电机,DJI CFP 15*5.5桨,DJI E1200,60A电调,供电选择酷点6S,16000mAh,放电倍率15C/30C的锂电池,设计一架可用于航拍、无人机驾驶员培训等方面的八旋翼无人机.实际测试表明:该无人机可以在航拍设备2Kg的情况下有效飞行20min以上,平飞速度大于5m/s,有飞行数据实时显示,自动导航,航线飞行,低电压LED报警等多种功能.