固定翼集群无人机空中模拟对接技术

作     者：许勇 颜鸿涛 贾涛 马跃 邓泽华 刘多能 Yong XU;Hongtao YAN;Tao JIA;Yue MA;Zehua DENG;Duoneng LIU

作者机构：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000 北京流体动力科学研究中心北京100011 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：207-223页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：科技部科技创新2030-重大项目(2020AAA0104801) 国家自然科学基金(61903364) 

主　　题：空中加油 固定翼无人机 集群无人机 路径规划 无人争锋 

摘      要：自主空中加油技术对于提高无人机(UAV)续航能力,扩大作战半径,增加载荷重量以及提升战略部署等方面有着重要的意义,是未来智能集群无人机系统的必备技术。本文以“无人争锋(UI-STRIVE)空中握手比赛为背景,对固定翼集群无人机空中模拟对接相关技术及策略进行了研究。首先,针对固定翼集群无人机飞行速度快、编队密集程度高等特点,设计了集群无人机空中对接流程以及基于Dubins路径规划的时间最短的追机方案,并采用非线性制导律进行航路跟踪;其次,基于模拟锥套的先验信息设计了一组弱分类器,并通过级联的方式实现对模拟锥套的快速检测;然后,设计了沿加油机航线方向进行精确对接的策略,并结合无人机姿态先验以及模拟锥套尺寸信息推导了精确对接阶段制导参数解算方法;最后,设计了相应的固定翼集群无人机系统,并以4机编队参加了第2021届“无人争锋空中握手比赛,参赛结果验证了本文所提出固定翼集群无人机系统以及其技术和策略的可行性。