无人飞行器自主决策与规划技术综述

面向未来高动态、强对抗、强拒止的作战环境,智能化水平成为制约无人飞行器执行任务能力、环境适应能力和作战效能提升的主要因素。围绕无人飞行器自主决策与规划技术这一难度高、发展快、前景广的研究方向,综述了自主决策与规划技术的主要研究成果以及未来发展方向：首先,结合无人飞行器的发展研究历程与现状,指出了开展自主决策与规划技术研究的必要性;其次,对当前自主决策与规划技术的研究成果进行了总结与分析;最后,对无人飞行器自主决策与规划技术的发展方向进行了展望。     

基于虚拟目标跟踪的充气式固定偏置再入飞行器制导律设计

针对充气式飞行器只能实现零升力再入、无法进行再入弹道修正的问题展开研究。首先面向充气式飞行器的再入制导采用了一种舱体偏置的总体设计方案,通过舱体质心偏移产生气动配平攻角,从而提供弹道修正所需的升力。然后针对固定偏置量带来的升力大小不可控及升力过剩问题,为提高制导精度,设计了一种通过滚转运动改变升力方向的制导律。为进一步提高该滚转制导律精度,又提出了一种分段再入制导和跟踪参考轨迹上虚拟目标点的策略,并据此修正了滚转制导律,避免计算误差的影响及制导指令的频繁修正。最后,仿真结果表明标称情形下最终制导落点偏差约500 m,并且在叠加多种偏差条件的情形下最终制导精度偏差仍能保持在102 m量级内,所设计的滚转制导律能有效提高充气式飞行器的再入制导精度,并且具有较高的鲁棒性。所提出的面向充气式固定偏置再入飞行器的制导律对于执行机构的要求简单,具有一定的工程应用价值。     

飞行器有源对消隐身技术

隐身技术已经成为现代高性能飞行器设计的重要支撑,是先进战机的基本要求。现行的隐身设计方法主要包括气动外形优化以及隐身材料涂覆。随着雷达探测能力的不断提升,尤其在米波雷达探测背景下,外形优化与隐身涂层变得不再有效,有源隐身技术被重新予以重视并有望成为新的隐身技术突破点。本文着重分析了有源对消技术的基本概念、技术现状以及相应的关键技术,对该技术体制的优势和特点进行了归纳和总结。     

机翼变形的临近空间太阳能飞行器平稳升空方案

临近空间太阳能飞行器由于苛刻的能源平衡约束,往往具有大展弦比轻质结构,使得其在低空飞行时空速过低,飞行安全性受到了显著的挑战。为了实现该类飞行器在临近空间工作点与中低空爬升过程的气动性能匹配,提出了基于主动变形的太阳能飞行器升空方案。针对性地研究了可变形飞行器的气动和推进系统建模方法,在此基础上定量分析了不同飞行器构型俯仰、滚转和偏航三个通道稳定性和操纵性。给出了从地面到高空机翼逐渐展平的升空方案,并对升空过程中各高度所需平飞推力和功率进行了校核。结果显示,该方案可以有效提升飞行器中低空稳定性和操纵性,代价是增加了功率消耗。     

基于以太网通信的脉冲变换器测试系统设计

针对遥测设备脉冲变换器功能检测的需求,设计了基于以太网通信的脉冲变换器测试系统。采用现场可编程门阵列(FPGA)作为测试系统的核心控制器,通过对各功能模块的时序控制,完成多路信号源的产生和变换器工况数据接收的任务。通信模块采用以太网协议芯片W5300。相比传统的USB总线,W5300具有硬件电路简单、传输速率快且信号稳定的优点。整个系统运用模块化和软件化的设计思想,提高了测试的灵活性和自检纠错能力,能可靠实时检测变换器的性能状况,成为国防航天设备研发中不可缺少的一环。     

用于超宽带引信目标回波模拟的窄脉冲电路设计

超宽带引信目标回波模拟器是对超宽带引信进行成批、快速测试的有效手段,而超宽带窄脉冲产生电路的设计是其关键技术之一。目前的窄脉冲产生电路多是针对高斯脉冲或者双极高斯脉冲所设计,不能直接用于回波模拟器窄脉冲的产生。在球形目标回波假设的前提下,提出了一种使用阶跃恢复二极管(SRD)和超宽带滤波器联合设计产生二阶高斯脉冲信号对引信回波进行模拟的方法。通过仿真确定了SRD电路参数、超宽带滤波器的性能指标及其尺寸,根据仿真结果实现了窄脉冲产生电路。测量结果表明,所产生的窄脉冲信号波形与理论波形基本一致。     

基于K均值聚类和遗传算法的多航迹规划方法

提出了一种在未知动态环境中利用K均值聚类和遗传算法的飞行器多航迹规划方法。针对飞行器在动态环境下需要调整飞行航迹的问题,该方法可以规划出多条可供选择的航迹,使飞行器能在障碍和威胁等环境发生变化时选择可行的飞行线路。实验结果表明,该方法能有效地完成多条航迹的规划,获得满足要求的多条飞行航迹。     

电子装备测试性验证的超几何分布法

分析了现有故障检测率(FDR)和故障隔离率(FIR)验证方法在使用中存在的问题,结合当前电子装备故障检测设备的特点,提出了故障检测覆盖率(FDC)和故障隔离覆盖率(FIC)新的测试性指标。利用超几何分布函数替代二项分布函数建立方程组求解验证试验抽样方案,并利用超几何分布函数的单调性给出了快速计算抽样方案的方法。分析了超几何分布法用于FDR和FIR验证的原理和条件,将超几何分布法用于FDR和FIR的验证,拓展了其应用范围。最后,通过实例分析证明了超几何分布法的正确性、实用性。