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。     

小型无人机自动驾驶仪设计与实现

针对小型无人机,以低成本、小型化、高集成度为出发点进行了自动驾驶仪的设计与实现;系统以DSP TMS320F2812处理器为核心,集成了MEMS加速度计、角速率陀螺、GPS接收机和动静压传感器,扩展了高精度模数转换器、异步串行通讯接口和外部存储器等硬件资源,实现了导航和控制功能的一体化设计;详细介绍了系统的结构和基本功能以及导航、控制方案;最后,经过半实物仿真验证,系统软硬件设计合理,能够满足小型无人机导航、控制的需求.     

实时图像匹配辅助无人机导航研究

针对GPS/INS组合导航系统在抗干扰性和精度上不能完全满足无人机导航系统要求的问题,利用实时图像匹配辅助无人机导航的方法进行仿真研究.首先,对输入图像进行目标识别定位,为了满足系统的实时性要求,研究采用光电混合联合变换相关器进行实时图像匹配,仿真结果表明,目标的识别定位精度小于两个像素,能够为无人机提供精确的导航信息;再根据摄影测量原理计算导航信息中的位置和姿态角信息;最后,将匹配定位得到的导航信息通过Kalman滤波器与惯导系统解算的导航信息进行信息融合,仿真结果表明,滤波后导航信息的误差均获得了较明显的收敛,提高了无人机导航系统的抗干扰性和导航精度.     

无人机测控与信息传输信道的建模与仿真设计

分析了无人机测控与信息传输系统中传输信道的特点,针对无人机飞行中不同的状态和环境条件,建立了不同的信道模型,并在此基础上,设计了一个可用于无人机测控与信息传输系统设计的信道仿真器,该仿真器通过设置不同的参数,可对无人机飞行中所处的不同通信信道进行仿真,以全面验证无人机测控与信息传输系统中所采用的传输技术性能及接收机性能。     

基于CPS架构的旋翼无人机组合定位建模研究

针对在特殊地区连续导航和组合导航冗余技术的问题,提出基于信息物理融合系统架构的BDS/GPS/SINS组合导航的旋翼无人机定位方案。以六旋翼为运载体,采用超紧组合导航结构和联邦式滤波结构建立模型,通过Simulink虚拟定位仿真,得到较为精确的位置信息。进一步搭建旋翼无人机物理融合定位系统实验平台,该平台的BDS/GPS接收机接收由NSS8000多星群模拟器提供的虚拟卫星导航电文信号,方便用户对CPS虚拟和现实环境的人机交互界面进行操作。通过定位信息融合进行基于BDS/GPS/SINS超紧组合导航的室内飞行实验,失星下定位精度都能达到2.0?m±0.5?m。仿真和实验结果表明,该定位系统具有信息物理融合的鲁棒性和安全可靠性。     

GPS模拟器在无人机仿真中的设计与应用

为模拟无人机在真实大气环境下,存在风场干扰以及传感器存在误差条件下的导航控制,设计出一种GPS模拟器,简化了风模型和紊流模型,给出了GPS模拟器的设计思路以及在传感器偏差与常值风干扰下的设计原理;最后利用常值风干扰仿真,验证了风场估计算法的正确性;仿真表明,用矢量三角形估计法将常值风场与传感器误差模型估计出来后得到的风场数据修正航程推算,提高定位精度达到了较好的控制效果;该GPS模拟器可以为无人机仿真系统提供闭环控制条件,能够很好地模拟无人机在真实大气环境中的导航与制导控制,具有一定的实用价值。     

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.     

SINS/GPS组合导航仿真系统研究

SINS/GPS组合导航仿真系统的研究对于方案论证、系统设计以及工程研制等有着重要的意义.介绍了组合导航系统原理以及组合导航仿真系统的结构和原理,包括航迹仿真器、惯导仿真器、GPS仿真器及卡尔曼滤波器等.系统采用VisualC 6.0语言开发,效率高,可移植性强;采用OpenGL做实时动画显示,界面丰富,可观测性强.该系统讨论了仿真系统的功能设计和人机界面设计以及相关的核心算法等,最后在该系统下进行了仿真,取得了较好的效果.同时模块化设计使得该软件中的核心算法已成功移植应用于实际工程中.     

某型无人机地面站导航台的设计与实现

为了给地面站操纵人员提供无人机当前所处的位置及飞行参数信息,对无人机进行导航,使无人机能够安全稳定地飞行,文章参考人机界面开发原则设计实现了无人机地面站导航台;导航台以LabWindows/CVI为软件基础开发平台并采用MapX组件技术,实现了无人机航迹规划、飞行位置实时跟踪及飞行航迹显示等功能;经半实物仿真实验测试,结果表明导航台的设计达到了系统功能要求,能够高效、正确地完成各项导航任务。     

基于VC的飞行仿真器导航仿真系统开发

飞行仿真器导航系统为飞行仿真器的其他系统提供重要的相关信息,包括飞机的位置、高度、速度、加速度以及飞机当前姿态等参数,飞行仿真器导航系统的研究是飞行仿真器研究开发的一个重要部分,本文基于vc++6.0,采用模块设计方法,开发了无线电导航系统仿真系统,利用GL studio制作虚拟导航显示仪表,显示导航参数,引导飞行员按照既定航线飞行.经过调试,该系统能够满足飞行仿真器无线电导航仿真的要求.     

机载(动态)GPS信号模拟器研究

为解决无人机GPS自主导航系统的地面实验环境问题，结合某型无人机GPS自主导航系统的开发，首先提出了机载GPS信号模拟器的概念；其次，探讨了机载GPS信号模拟器的基本组成以及各组成部分的工作原理和实现方法，采用四元素法来实现无人机姿态角的求解，用迭代的方法来进行大地参心坐标系和WGS-84坐标系之间的转换；再次，在BORLANDC＋＋3．1编译环境下采用C语言编制了机载GPS信号模拟器仿真软件和地面监控软件；最后，设计了基于GPS自主导航的半实物仿真实验方案并对某型无人机进行了仿真实验，取得了良好的实验效果。     

基于MapX开发的无人机导航系统

使用MapX在无人机导航系统中添加能够处理矢量地图数据的地理信息模块,可以显著地提升系统的性能;文章对如何在矢量地图下进行无人机导航与任务规划进行了研究,完成对地理信息系统中矢量地图的基本控制和操作,并在地理信息图上进行航线的设定与修改;另外,针对二维矢量地图无法对无人机进行三维空间定位的问题,文章通过在无人机导航系统中添加高度位置显示模块,用二维平面地图与高度图相结合的方式来实现对无人机位置的三维定位;通过在无人机仿真实验系统中的使用,证明了该系统能高效、直观地对无人机飞行进行监视与控制。     

小型无人机三维导航控制研究

为提高小型无人机自主飞行的安全性能,更好地执行特定任务,在二维平面导航的基础上提出一种三维导航控制方法;给出三维导航控制器总体结构的设计,介绍了非定高下航程推算的原理,重点阐述了自主飞行中如何在平面导航基础上引入高度控制;利用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模型对三维导航控制律进行仿真验证;仿真结果表明,设计的控制方法切实可行,三维导航系统稳定性良好。     

四旋翼无人机控制系统仿真设计

四旋翼无人机是一种性能优越的垂直起降无人飞行器,能够实现悬停、低速飞行、垂直起降等功能,在军事和民用方面具有重要价值。针对四旋翼无人机的控制系统设计问题,首先分析介绍了四旋翼无人机飞行原理,对其建立动力学模型和运动学模型,然后进行了基于PID控制的控制系统设计,控制系统采用四通道、多闭环的控制结构,包括无人机的姿态控制与轨迹控制。在MATLAB中进行无人机控制系统仿真实现。仿真结果表明,本文所设计的控制系统,能够有效地实现四旋翼无人机的姿态控制、轨迹控制,具有良好的控制精度与响应速度。     

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.     

无人机飞行仿真系统多智能体建模分析与应用研究

无人机飞行仿真系统包含多个功能模块,采用多智能体(multi-Agent)技术研究无人机飞行仿真系统,分析并建立基于多智能体的飞行仿真系统的层次结构和运行机制,进而利用智能体对无人机仿真模型的各子模块模型运行过程进行建模,最后在JADE环境下建立了多智能体无人机飞行仿真系统的实例模型.这种方法可以通过仿真模型各子系统智能体之间的交互来完成无人机飞行仿真系统中飞行仿真的主要功能,从而满足无人机模拟训练系统的设计需求,在无人机模拟训练系统研究中具有广阔的应用前景.     

Design and Hardware-in-the-Loop Integration of a UAV Microavionics System in a Manned–Unmanned Joint Airspace Flight Network Simulator

One of the challenges for manned-unmanned air vehicles flying in joint airspace is the need to develop customized but scalable algorithms and hardware that will allow safe and efficient operations. In this work, we present the design of a bus-backboned UAV microavionics system and the hardware-in-the-loop integration of this unit within a joint flight network simulator. The microavionics system is structured around the Controller Area Network and Ethernet bus data backbone. The system is designed to be cross-compatible across our experimental mini-helicopters, aircrafts and ground vehicles, and it is tailored to allow autonomous navigation and control for a variety of different research test cases. The expandable architecture allows not only scalability, but also flexibility to test manned-unmanned fleet cooperative algorithm designs at both hardware and software layer deployed on bus integrated flight management computers. The flight simulator is used for joint simulation of virtual manned and unmanned vehicles within a common airspace. This allows extensive hardware-in-the-loop testing capability of customized devices and algorithms in realistic test cases that require manned and unmanned vehicle coordinated flight trajectory planning.     

基于GPS/INS的无人机物流配送路径识别与控制

当前无人机物流配送路径识别方法识别精准度差,控制效果难以达到人们满意的效果。为了解决上述问题,基于GPS/INS技术研究了一种新的无人机物流配送路径识别与控制方法,对无人机物流配送轨迹进行识别,分别识别了无人机横滚运动轨迹、航向运动轨迹和俯仰运动轨迹,基于GPS/INS技术设计了无人机物流配送导航控制方法,给出了导航控制程序。实验结果表明,基于GPS/INS的无人机物流配送路径识别与控制方法能够有效提高UAV速度与加速度,增强识别精度,无人机飞行高度的控制精准度相比较于传统方法提高了11.25%。