变轨迹制导律技术研究及发展动态

变轨迹制导律的设计是在现代空间飞行器、高超声速飞行器、导弹设计过程中的关键技术。将变轨迹制导律划分为带末端约束的末制导律及标称制导律,概述了2类变轨迹制导律的技术难点,对带末端碰撞约束角的末制导律、标称制导律的在线规划算法,以及标称制导律的轨迹跟踪方法进行了综述,并分析了其可能的研究方向。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.     

纯比例导引律解析解与三维碰撞角约束制导

为提高空地导弹碰撞角约束制导的精度和鲁棒性,增强其对防空系统的突防能力和对目标的打击效果,基于纯比例导引律（pure proportional navigation,PPN）拦截固定目标的解析解,提出了一种新的三维碰撞角约束制导律（three-dimensional PPN-based impact-angle-control guidance law,3D-PPNIACG）。首先,基于PPN拦截固定目标解析解,分析了基于PPN的二维碰撞角约束制导律（two-dimensional PPN-based impact angle constraint guidance law,2D-PPNIACG）的拦截制导性能,包括最大过载、能量消耗与捕获区域。其次,基于2D-PPNIACG和三维拦截制导的垂直分解方法,结合对空间几何关系的深入分析,提出了控制铅垂面内落角和水平面内碰撞角的三维碰撞角约束制导律（3D-PPNIACG）,并对该制导律的实用性和鲁棒性进行了充分讨论。最后通过数值仿真,验证了3D-PPNIACG在碰撞角约束制导中的有效性和鲁棒性。研究和仿真结果表明,所提出的3D-PPNIACG结构简单、易于实现、鲁棒性好,在考虑测量误差、动力学响应延迟等现实因素的情况下,可有效实现水平面内的碰撞角约束制导和铅垂面内的落角约束制导,具有良好的应用前景。     

拦截大机动目标自适应模糊制导律

为了满足拦截高速大机动目标、高精度制导的需要,将制导律设计问题转化为反馈控制问题,基于模糊控制理论,提出了一种解析描述模糊控制规则的新型自适应模糊导引律.该模糊控制器将比例制导律指令及其微分作为模糊控制的输入量,模糊控制规则及模糊推理用解析式表达,易于计算、调整,适合实时在线控制.该导引律能够根据目标加速度和目标速度的变化自适应地改变模糊控制规则,因此具有较强的鲁棒性.对拦截高速大机动目标的大量仿真结果表明,所提出的导引律在脱靶量、拦截时间等指标方面显著优于传统的比例导引律.     

红外寻的制导空空导弹变结构比例导引律研究

经典的比例导引律不能满足近距格斗导弹大离轴发射和攻击高机动目标的要求。前人提出了多种解决此问题的制导规律,除需要目标视线角速度信息外,还需相对速度、目标加速度和剩余时间等信息,这在被动红外制导导弹上实现是十分困难的。本文以变结构控制理论为基础,给出一种只需目标视线角速度信息的新型制导律,实现了在目标机动的条件下、有限时间内目标视线角速度的零化,大幅度地改善了制导性能。仿真结果证实了设计方法的正确性。     

连续非线性制导律离散实现的二分寻优法

研究了非线性制导律离散实现的二分寻优法，用该方法获得的离散制导律适合于导弹在大气层外飞行。     

一种攻击大机动目标的PID型比例导引律

传统的比例导引（ＰＮ）具有两个缺点,一是攻击大机动目标的控制精度差,二是指令加速度过载大。为此,本文提出了一种攻击大机动目标的扩展ＰＩＤ比例导引（ＰＩＤ－ＰＮ）制导规律。     

具有落角约束的弹道导弹再入末制导律设计

针对弹道导弹再入段带有终端落角约束的末制导问题,本文基于最新发展起来的模型预测静态规划技术,设计一种既可以精确地打击地面目标、又可以满足终端碰撞角要求的非线性次优制导律．本文针对弹道导弹打击地面静止目标和机动目标等飞行场景进行了数值仿真,仿真结果表明:采用该制导律可以使在整个再入飞行场景中控制能量较小．与其他具有落角约束的制导律相比,该制导律并没有对非线性运动模型采用线性化的假设,且其计算复杂性明显低于基于最优控制的终端角约束制导律．     

比例导引律性能指标对弹道影响仿真研究

以比例导引法为例,阐述比例导引相对运动方程和弹道特性,分析比例导引系数、法向过载等.采用Matlab仿真程序,对比例系数和视线角速度进行目标拦截仿真,随各项参数变化情况,对弹道的特性进行分析.     

机动目标的鲁棒几何法导引律仿真分析

基于机动目标,以空间微分几何和李雅普诺夫稳定性原理为基础,通过仿真分析鲁棒几何法导引律在追击不同机动目标时的弹道。在不同发射角下追击相同目标时,比较比例导引法和鲁棒几何法两种导引律的弹道特性。仿真结果表明鲁棒几何导引法具有以下优点:不需要额外的测量信息,兼具比例导引律的易执行性和微分几何制导律对视线旋转抑制的有效性。该制导律可以拦截大机动目标,且性能优于现有的变系数比例导引算法,同时拦截过程中过载曲线变化更为合理,弹道平直不需要得到目标精确的加速度和速度方位信息,对目标机动具有强的鲁棒性。     

缺少控制点的无人机遥感影像几何畸变校正算法

针对无人机遥感影像存在多种几何畸变,设计了缺少地面控制点的无人机遥感影像几何校正算法。在改进角点匹配算法的基础上,提出以分块的方式提取图像中心区域角点作为基准控制点对另一幅图像进行几何校正的算法。该算法先以两个图像A和B中心点连线的中垂线划分重叠区域为K1和K2两块,取图像A上靠近中心点的重叠区域块K1A为基准,选取K1A内有效角点为基准控制点,以图像B上对应的角点为待校正控制点;然后求出基准控制点和待校正控制点间的多项式对应关系式,校正重叠区域块K1B上的每个像素,以类似的方法校正另一块重叠区域K2。实验结果表明,通过算法校正后的无人机遥感影像,几何畸变残差明显减小。     

高空无人侦察机生存力仿真研究

文章分析了高空无人侦察机的敏感性、易损性与生存力之间的关系.建立了高空无人侦察机生存力模型.通过仿真对高空无人侦察机生存力及主要影响因素--高空无人侦察机的航路捷径、飞行高度、飞行速度及雷达散射截面积RCS进行了研究.仿真结果表明,高空无人侦察机生存概率随航路捷径的增大、飞行高度的增高、飞行速度的提高及RCS的减缩呈阶梯状增加;而在相同生存概率的条件下,上述的生存力增强措施均能增加高空无人侦察机的突防距离.     

Human-Robot Interface for Unmanned Aerial Vehicle via a Leap Motion

The unmanned aircraft vehicles industry is in the ascendant while traditional interaction ways for an unmanned aerial vehicle (UAV) are not intuitive enough. It is difficult for a beginner to control a UAV, therefore natural interaction methods are preferred. This paper presents a novel interactive control method for a UAV through operator''s gesture, and explores the natural interaction method for the UAV. The proposed system uses the leap motion controller as an input device acquiring the gesture position and orientation data. It is found that the proposed human-robot interface can track the movement of the operator with satisfactory accuracy. The biggest advantage of the proposed method is its capability to control the UAV by just one hand instead of a joystick. A series of experiments verified the feasibility of the proposed human-robot interface. The results demonstrate that non-professional operators can easily operate a remote UAV by just using this system.     

基于模糊神经网络的电力巡线无人机避障技术研究

随着国民经济持续稳定快速发展,,输电线路的巡检工作量日益加大,传统人工巡检已经不能满足当前输电线路巡检的需求。无人机电力巡线能够较好弥补人工巡检的不足,提高电力巡检作业的工作效率。为了获得精确的无人机与输电线路、杆塔以及附近障碍物的距离信息,采用了多传感器融合技术,通过对巡检过程中可能出现的障碍物进行建模,建立最小安全空间模型和输电线路周围电场模型,提出基于模糊神经网络的方法,对无人机电力巡线的避障技术进行了研究。仿真结果表明,该方法可以有效实现无人机在电力巡线中对障碍物的躲避。     

无人机自组网系统设计与实现

文章描述了一个无人机自组网验证系统.基于802.11b/g实现了无人机机载嵌入式Ad Hoc 模块.设计了一个面向小规模、网络拓朴结构快速变化的Ad Hoc网络距离矢量路由协议.优化了UDP协议,以适应将无线遥控信号在无线自组网环境中传输.实现了基于H.264的视频传输系统和基于离线数字证书的安全通信协议.     

无人机的侦察航路规划

针对无人机(UAV)侦察任务的两个目标：(1)发现尽可能多的目标；(2)获得对所有目标尽可能多的有效侦察时间，提出了一种优化方法，包括航路规划和航路光顺两部分。首先由基于遗传算法(GA)的航路规划器根据选定的任务目标制定出优化航路，然后由航路光顺器对优化航路进行光顺以形成可供无人机飞行的航路。最后给出了仿真结果，初步表明该方法可以有效地提高无人机的侦察任务效率。     

无人机测图的像控点布设优化及精度提升措施

为探讨区域网法像控点在平原地区的优化布设方案,利用高精度定位定向系统(PositionandOrientationSystem,POS)数据辅助设计4种对比方案.研究表明:各布设方案空三加密的平面精度相近,高程精度差异明显,POS数据可显著提升高程精度;本文所提基线间隔为10、航带间隔为4的区域网法像控点优化布设方案精...     

基于蚁群算法的无人机任务规划

为了提高无人机(UAV)作战任务的成功率，在执行敌方防御区域内攻击任务前必需规划设计出高效的无人机飞行航路，保证无人机能够以最小的被发现概率及可接受的航程到达目标点。针对这一问题，本文对新近发展的蚁群算法进行了研究，提出适用于航路规划的优化方法，并对无人机的攻击任务航路进行了仿真计算。仿真结果表明该方法是一种有效的航路规划方法。     

基于定量反馈理论的攻击型无人机鲁棒飞行控制系统设计

针对攻击型无人机这一类参数大范围时变并且带有参数有界不确定性的对象,提出了一种基于定量反馈理论(Quantitative Feedback Theory,QFT)与预定增益控制理论相结合的飞行控制系统设计新方法,并基于该方法设计了攻击型无人机俯仰通道鲁棒飞行控制系统。仿真结果表明,所设计的飞行控制系统对于无人机全飞行包线内参数变化及参数有界摄动具有强鲁棒性。