三架固定翼无人机协同编队飞行避障策略

针对无人机编队执行空战任务过程中存在无人机之间以及无人机与障碍物发生碰撞的问题，提出单向网络连接结构的多无人机避障算法和基于人工势场的控制方法，同时应用于无人机编队避障控制。以三架无人机构成的正三角形编队作为控制体，同时以长机的运动轨迹作为期望路径，长机提供僚机飞行信息，僚机接受信息保持编队飞行。多无人机编队发现障碍物到避障完成的过程包括编队集结、松散队形、最终恢复集结正三角形编队。仿真实验结果表明，所提避障控制策略能够确保编队收敛于期望的队形和稳定飞行状态。     

无人机编队飞行控制仿真研究

借鉴Agent体系结构,研究无人机编队的控制结构。建立以编队中僚机航迹坐标系为参考坐标系的长机与僚机的相对运动模型,考虑到工程应用实际,利用PID方法通过调整僚机与长机的相对距离进行队形保持控制。地面控制站利用Creator和Vega作为三维视景仿真的开发工具,MapX和GMS进行无人机状态监控功能的开发,从而实现三维视景显示编队控制情况,二维数字地图和仪表显示单个无人机的飞行状态。     

基于态势分布的多机编队协同目标分配

基于态势分布的多机编队协同目标分配,可以使编队长机在空战过程中的目标分配决策更加合理化。分析了敌机对我机的态势威胁影响因素,构建了敌我双方的对抗系数矩阵;依据编队内成员的占位关系和编队僚机火力情况,将我机僚机和敌机编队拆分成作战分队形式;基于整个态势分布,综合考虑编队攻击效率和航迹防撞规则,以作战分队形式进行目标分配。目标分配结果符合编队协同空战的一般规律,表明所提方法可以为编队协同作战提供目标分配支持。     

基于微分几何与李群的无人机编队会合方法

在领航-跟随编队模式下,设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。首先,基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型,其中将曲率和挠率作为控制量;结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述,它将导弹制导问题中的终端落角约束映射为编队会合问题中僚机的航迹倾角约束,同时引入额外的航迹方位角约束;然后使用特殊正交群的元素来度量长僚机方向偏差,并通过局部坐标映射将其映射为对应李代数空间中的旋量;接着,基于该旋量设计了编队会合几何导引律,并给出相应的曲率和挠率控制指令;最后,分别在长机稳定平飞和转弯机动条件下进行了多机编队会合数字仿真实验,仿真结果显示僚机能够有效地跟踪长机航向并收敛至指定位形,说明了方法的有效性。     

考虑J2项摄动的卫星编队飞行

针对参考卫星运行于圆轨道的编队飞行,分析了J2项摄动的影响.在此基础上提出了一种方法,通过调整环绕卫星的半长轴,大大减小了J2项摄动对编队飞行的破坏作用.此外,基于冲量假设估计了编队保持的代价.数值结果表明,调整长半轴的卫星编队可以长期保持,节省了大量的控制燃料.     

基于STK的小卫星编队飞行仿真

随着信息技术与小型化技术的飞速发展与应用,小卫星编队飞行使航天领域出现了新的生机.小卫星有研制周期短、成本低、抗摧毁能力强等优点.通过多颗小卫星编队可以实现与一颗大卫星相媲美的功能,并且可广泛应用于三维立体成像,地面运动目标检测,导航定位等领域.因此,在对基于STK的小卫星编队飞行机理研究的基础上,设计了几种编队模式并进行了仿真研究.     

编队卫星碰撞因素分析

为了便于更准确地进行编队卫星碰撞检测和预报,对影响星间碰撞概率的因素进行了归纳和讨论.给出了编队卫星碰撞概率计算公式,并从Hill方程推导了离散差分方程,建立Kalman滤波器,用于估计编队飞行状态.在此基础上,对引起编队卫星发生碰撞的模型误差、测量误差、故障和意外因素四个方面进行了分析.最后,针对各因素设置了典型仿真想定并进行了仿真,仿真结果显示控制器常开故障是影响最大的因素,工程应用中需要针对它进行专门的防碰撞方案研究.     

多导弹编队飞行导引律设计

针对多导弹的协同编队飞行问题,在"主从法"队形保持策略的基础上,提出了一种与目标相关的编队飞行导引律。给出了编队导弹过载指令与目标位置之间的关系。仿真结果表明,该导引律能够保证多导弹编队飞行的稳定性。     

编队飞行气动减阻原理的模拟研究

编队飞行是自然界中普遍存在的一种飞行方式,前方飞行器或者鸟类利用拖出的尾涡来提高后方飞行器或者鸟类的非定常升力,并降低诱导阻力,这主要得益于速度矢量方向相反的翼尖涡的有利干扰及耗散,从而达到较高的飞行效率。本文运用流场分析工具,通过对编队飞行过程中翼尖涡的有利干扰进行分析研究,初步探究编队飞行的气动减阻特性。     

基于直\气复合的再入飞行器操纵耦合分析及鲁椿控制设计

为保证再入飞行器在剧烈变化飞行环境下的控制能力,传统单一气动舵面控制被直＼气复合控制模式取代.性能提升同时,多个参与飞行控制的执行机构之间引起的操纵耦合使系统耦合加剧.以再入飞行器为研究重点,分析了直＼气复合控制模式下的两类操纵耦合原理,建立数学模型.采用动态逆,模糊理论和变结构方法相结合策略设计鲁棒控制器.仿真结果表明该方法是行之有效的.     

微小卫星编队飞行轨道动力学及相对位置保持控制方法

微小卫星编队飞行是20世纪90年代中、后期出现的航天新概念,它是通过一组群聚卫星的协同工作完成相应的空间任务,具有广阔的应用前景。对微小卫星编队飞行的轨道动力学建模进行了详细研究,并应用势函数方法推导了用于卫星编队飞行相对位置保持的连续控制律及离散控制律。     

编队区域防空舰空导弹冲突判断与消解

通过分析垂直发射舰空导弹飞行弹道误差,尤其是平台导航误差对导弹飞行弹道的影响,在统一的编队地理坐标系中建立导弹飞行空间模型,并在此基础上建立编队导弹火力冲突判断模型,提出2种用于火力冲突消解的导弹缓射时间计算方法。仿真结果表明,平台导航误差对导弹火力冲突判断的影响不可忽略,所提出的火力冲突判断和消解方法可有效解决编队防空武器冲突问题。为解决编队区域防空作战中火力兼容和武器协同使用的问题提供了参考。     

对美国“忠诚僚机”的思考及对策建议

用无人机担任僚机已成为战斗机编组作战领域技战术研究的新热点。本文通过跟踪美国“忠诚僚机”项目的试验进展，了解所用无人僚机和战斗机平台的性能及特点，把握长僚机编组作战对无人僚机的基本指标需求。在此基础上，结合美军分布式作战概念的演变、智能空战技术研究和现有装备改装趋势等因素，分析了“忠诚僚机”项目在推进空中分布式作战概念实用化、提高长僚机编组作战效能以及形成规模化无人僚机装备方面可能产生的影响。基于上述分析，得出无人僚机与有人战斗机编组作战是军队需要面对的新型作战样式这一结论，并结合国内空战理论研究、军用无人机制造能力以及反无人机装备的发展情况，给出整合资源发展优势无人机、以硬杀伤和软杀伤多种形式构建有效反制体系的对策建议。     

基于雁阵变换的微型扑翼飞行机器人集群行为控制方法

为了解决微型扑翼飞行机器人集群编队目标搜索覆盖效率、避障通过性和多机控制等难题,实现扑翼飞行机器人集群编队的智能控制,提出了基于雁阵变换的扑翼飞行机器人集群行为控制方法。利用仿生集群行为控制函数的参数化特性,实现了飞行机器人编队的队形变换和角度控制;搭建了多扑翼飞行机器人实验系统,并在多种情况下设计基于仿生行为的多扑翼飞行机器人集群控制方法实验。最终的实验结果验证了方法的可行性和有效性。与传统的多飞行机器人实时控制方法相比,所提方法大幅提升了集群编队的搜索覆盖效率和避障通过率,在某些作业环境条件下,搜索覆盖率可提升50%以上,障碍通过率可提升60%以上。同时,创新点体现在将雁阵变换应用于多扑翼飞行机器人集群编队控制和将仿生集群行为控制应用于扑翼飞行机器人集群控制两个方面。     

NASA德莱顿飞行研究中心的自主编队飞行（AFF）的项目

2001年，NASA德莱顿飞行研究中心就发起了一个名为自主编队飞行（AFF）的验证项目．其研究内容是如何利用前方飞机拖出的尾涡来提高后方飞机的非定常升力，从而使得编队飞行的机群迭到省油的目的，并验证机群在编队飞行时的经济性，这项研究对于满足未来航空运输业在节油／减排方面苛刻的环保要求具有十分重要的意义。     

利用数值优化技术设计周期性绕飞的编队轨道

考虑非线性和椭圆参考轨道等因素,选择编队卫星周期性绕飞的初始条件,设计自然周期性绕飞轨道,对长期编队飞行是十分必要的。然而利用Hill方程确定初始绕飞条件,设计长期编队飞行的轨道,具有很大的误差。本文在考虑非线性和椭圆参考轨道等因素的条件下,利用数字优化技术寻找周期性绕飞的初始条件,设计不消耗任何燃料的编队卫星轨道。优化的结果可用来研究周期性绕飞轨道必须满足的条件,加强对编队机理的认识。数值仿真结果验证了优化结果的正确性和有效性。     

基于“招标—投标”策略的舰艇编队协同反导优化

针对舰艇编队协同防空反导的作战过程,以缩短舰艇编队协同反导的整体拦截时间、降低反导资源的消耗为目标,构建了一种"招标—投标"策略的舰艇编队协同反导优化模型。该模型利用模糊数学和动态规划相结合的优化技术,在单个作战单元需要编队内其他作战单元协同反导的情况下,运用"招标—投标"策略建立满足反导策略的决策方案,能实时、动态的调整舰艇编队整体协同反导策略。     

基于神经网络自适应PID的无人机编队避障飞行控制研究

针对无人机编队避障飞行控制难题,研究了无人机编队避障航迹规划与智能控制技术.首先,提出一种基于改进人工势场法的无人机编队航迹规划算法,利用改进势场函数和引入"随机波动"法等手段,解决了传统人工势场法用于无人机编队航迹规划时遇到的无法到达目标点以及局部最小值问题,并提升了传统算法航迹规划的快速性和鲁棒性.其次,设计了一种...     

编队飞行相对位置姿态测量算法及实验

阐述了利用GPS实现编队飞行相对位置、姿态确定的基本原理。建立了相应的数学模型,比较分析几种不同的方案,并对相对位置、姿态确定中各种误差源及其影响进行分析。建立了一个实验系统,对算法进行验证,提出编队飞行的理论分析,算法研究,系统实现的几个研究思路。     

基于相对轨道根数的几种大椭圆轨道编队构形

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,可以实现高纬度地区长时间的通信和预警,具有重要的军事应用价值.大椭圆轨道编队飞行可实现空间磁场探测、信息干扰等特殊空间任务.有必要研究大椭圆轨道的多航天器协同运动理论.完善了以相对轨道根数为变量的大椭圆编队相对运动模型,分析了模型的误差.推导并证明了几种特殊的伴随星相对运动轨迹:直线、圆、椭圆,给出了两颗以及三颗卫星形成特殊编队构形的条件.仿真结果表明,在二体条件下,对近距离大椭圆轨道航天器的相对运动,编队具有较高的精度.论文研究结论可为大椭圆轨道航天器编队构形初步设计提供理论指导.