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面向合作目标的多无人机时钟同步算法

中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 572-578页

作者：杨雪榕王龙飞袁冉慧单上求中山大学航空航天学院深圳518107 航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

针对具有随机通信时延的无人机集群的分布式时钟同步问题,提出一种基于合作目标的多无人机时钟同步算法。结合合作目标的运动参数信息和状态估计信息,将时钟同步问题转换成时钟偏差和时钟漂移估计问题,给出了基于优化的同步时间估计方法... 详细信息

针对具有随机通信时延的无人机集群的分布式时钟同步问题,提出一种基于合作目标的多无人机时钟同步算法。结合合作目标的运动参数信息和状态估计信息,将时钟同步问题转换成时钟偏差和时钟漂移估计问题,给出了基于优化的同步时间估计方法,并通过最大似然估计方法校准时钟偏移和时钟漂移。最后,针对线性和非线性观测模型以及不同的观测噪声法方差进行了仿真。仿真结果表明,所提算法具有较高的时钟同步精度,初始偏差估计误差可稳定在毫秒级别,时钟速率估计误差可稳定在0.2 ms/s,且观测噪声方差越小的情况下精度越高。所提方法对随机通信时延、节点故障和动态拓扑情况具有良好的鲁棒性,可有效实现无人机集群在GNSS拒止环境中的时钟同步。

关键词：时钟同步多无人机合作目标分布式网络最大似然估计

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分布式仿真软件三层设计模式及应用

系统仿真学报 2008年第21期20卷 5812-5815页

作者：杨雪榕梁加红冯向军廖瑛国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073 国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

为了解决分布式仿真软件设计开发中的难题,提出了分布式仿真软件三层设计模式(Three Level Design Pattern,TLDP)。三层设计模式要求仿真软件按照用户服务层、应用服务层和数据服务层三层进行功能划分,进行分层设计和开发。对仿真软件... 详细信息

为了解决分布式仿真软件设计开发中的难题,提出了分布式仿真软件三层设计模式(Three Level Design Pattern,TLDP)。三层设计模式要求仿真软件按照用户服务层、应用服务层和数据服务层三层进行功能划分,进行分层设计和开发。对仿真软件设计中存在的问题进行了分析,介绍了三层设计模式的主要内容和设计开发规则,最后给出了两个应用实例。实践证明三层设计模式比较适用于具有复杂应用背景和软件环境的分布式仿真系统软件的设计与开发,能够有效提高设计开发效率。

关键词：三层设计模式分布式仿真软件设计模式

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基于合作标记的无人机定位技术研究及仿真

基于合作标记的无人机定位技术研究及仿真

作者：童鹏飞杨雪榕朱贞欣中山大学航空航天学院

基于合作标记的无人机定位技术通过搭载在四旋翼无人机平台上可用的传感器估计无人机相对于世界地图的位姿及其不确定性。通常,以单目相机作为传感器进行视觉定位,利用相机可获得拍摄图像中可见地标相对于相机局部帧的尺度和方位测量值... 详细信息

基于合作标记的无人机定位技术通过搭载在四旋翼无人机平台上可用的传感器估计无人机相对于世界地图的位姿及其不确定性。通常,以单目相机作为传感器进行视觉定位,利用相机可获得拍摄图像中可见地标相对于相机局部帧的尺度和方位测量值,整个定位过程包括相机标定、影像帧预处理,以及位姿解算等。在本次仿真中,我们使用了三种常见的图像匹配算法进行比较,分别将模板匹配、特征匹配和基于轮廓的匹配方法作为地标提取的预处理器,在AirSim中模拟四旋翼无人机并运行卡尔曼滤波器定位器,比较这三种方法的性能。

关键词：无人机模板匹配特征匹配轮廓匹配 AirSim

来源： cnki会议评论

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多邻域改进粒子群算法

系统工程与电子技术 2010年第11期32卷 2453-2458页

作者：杨雪榕梁加红陈凌尹大伟国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

为了改进标准粒子群算法的性能,提出了多邻域改进粒子群算法。算法提出了一种较为简单的多邻域拓扑方案,对速度惯性权重的更新策略进行了改进,引入了速度和搜索区间限制算法。经过对经典测试函数的计算测试,算法表现出良好的复杂问题求... 详细信息

为了改进标准粒子群算法的性能,提出了多邻域改进粒子群算法。算法提出了一种较为简单的多邻域拓扑方案,对速度惯性权重的更新策略进行了改进,引入了速度和搜索区间限制算法。经过对经典测试函数的计算测试,算法表现出良好的复杂问题求解能力。最后,针对多目标优化问题,给出了多目标应用在粒子群算法中的处理方法,并对经典的5维优化和Golinski减速器设计问题进行了求解,通过数据比对,证明了算法性能远优于现有的一些算法。

关键词：粒子群多目标优化问题多邻域拓扑性能测试 Golinski减速器问题

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空空导弹高抛弹道复合制导律研究

系统工程与电子技术 2009年第12期31卷 2918-2923页

作者：杨雪榕李晓冬梁加红国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 上海机电工程研究所上海200233

为了提高中近程空空导弹的有效射程,针对导弹特点,提出高抛弹道复合制导律。该制导律在初制导中加入纵向预置抛射角以提高导弹弹道,中制导以修正最优比例导引对弹道倾角进行修正,使得导弹各项指标满足末制导比例导引的交班需求。经多种... 详细信息

为了提高中近程空空导弹的有效射程,针对导弹特点,提出高抛弹道复合制导律。该制导律在初制导中加入纵向预置抛射角以提高导弹弹道,中制导以修正最优比例导引对弹道倾角进行修正,使得导弹各项指标满足末制导比例导引的交班需求。经多种典型弹道仿真研究,该制导律能够有效增加导弹射程并完成多种机动目标的攻击。该制导律算法简单可行,可用于中近程空空导弹技术升级。

关键词：制导控制高抛弹道复合制导律空空导弹比例导引

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卫星编队飞行碰撞预警策略仿真研究

系统仿真学报 2011年第9期23卷 1961-1965页

作者：杨雪榕陈忠贵梁加红国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

针对近地圆轨道编队卫星碰撞预警问题,建立了仿真想定。提出了以拟最大瞬时碰撞概率为检测指标的碰撞预警策略,利用典型轨道仿真验证了策略的有效性。拟最大瞬时碰撞概率的计算,需要求解预警时间段内编队卫星间的最小距离和发生时刻。... 详细信息

针对近地圆轨道编队卫星碰撞预警问题,建立了仿真想定。提出了以拟最大瞬时碰撞概率为检测指标的碰撞预警策略,利用典型轨道仿真验证了策略的有效性。拟最大瞬时碰撞概率的计算,需要求解预警时间段内编队卫星间的最小距离和发生时刻。通过对距离平方的导数函数的分析,提出了一种变尺度直接逼近算法,用于寻找距离函数的极点,从而完成极小值的求解。对典型轨道的仿真结果显示:变尺度直接逼近算法能够完成距离函数最小值的求解。的研究成果将对卫星编队碰撞预警的工程化提供有益的参考。

关键词：卫星编队仿真碰撞预警极点搜索变尺度直接逼近算法

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卫星星座导航数学仿真系统及其关键技术研究

系统仿真学报 2008年第18期20卷 4862-4866页

作者：廖瑛冯向军文援兰潘旺华杨雪榕朱俊刘光明国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073 国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

为了研究卫星导航系统的星座覆盖性能、信号链路、时间系统等关键技术和性能指标,有必要建立导航星座仿真系统,完成导航星座系统在各种模式下的工作状态模拟并对其结果进行分析和评估。论述了基于高层体系结构(HLA)仿真平台下的卫星星... 详细信息

为了研究卫星导航系统的星座覆盖性能、信号链路、时间系统等关键技术和性能指标,有必要建立导航星座仿真系统,完成导航星座系统在各种模式下的工作状态模拟并对其结果进行分析和评估。论述了基于高层体系结构(HLA)仿真平台下的卫星星座导航数学仿真系统的总体设计,介绍了卫星导航星座分系统以及仿真支撑环境的功能。在此基础上,分别对仿真时间的推进策略、数据分发管理、仿真时间同步以及卫星轨道确定等关键技术进行了分析与研究。试验结果表明,本文设计的仿真系统及采用的若干关键技术,能够很好的满足仿真与评估的需求,对我国北斗卫星导航系统的研制具有重要的参考价值。

关键词：卫星星座导航系统仿真系统高层体系结构(HLA) 时间推进数据分发管理轨道确定

基于AirSim的视觉惯性仿真数据获取研究

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基于AirSim的视觉惯性仿真数据获取研究

作者：朱贞欣童鹏飞石辅天杨雪榕中山大学

随着无人机的应用越来越广泛,无人机作业的环境也越来越具有挑战性。为了实现无人机在GNSS拒止环境下的自主定位,视觉-惯性融合的导航方法展现了较大的潜力。然而,目前用于测试相关定位算法的开源数据集仍然较少,覆盖的场景也较有限。... 详细信息

随着无人机的应用越来越广泛,无人机作业的环境也越来越具有挑战性。为了实现无人机在GNSS拒止环境下的自主定位,视觉-惯性融合的导航方法展现了较大的潜力。然而,目前用于测试相关定位算法的开源数据集仍然较少,覆盖的场景也较有限。为了实现快速获取特定场景下的高质量视觉、惯性传感器数据,本文基于AirSim仿真平台,搭建了视觉、惯性仿真数据获取系统。该系统可在仿真环境中快速获取贴近真实的传感器数据与参考轨迹真值。针对该系统获取的数据集,我们使用VINS-Mono算法对其进行测试,以评估其与真实数据的差异,结果显示该系统获取的数据集可以很好地运行VINS-Mono,表明此系统获取的数据集与真实数据集较为贴近,可以用于定位算法的初步验证。

关键词：视觉惯性里程计同时定位与建图

来源： cnki会议评论

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基于组合机动的共面绕飞卫星队形保持研究

国防科技大学学报 2009年第4期31卷 112-116页

作者：刘光明文援兰杨雪榕廖瑛国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073 国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

共面绕飞卫星的相对运动轨迹是一个椭圆,由于卫星受摄动力影响,其编队构形会发生变化。提出一种基于组合机动的队形保持策略,即在Hill轨道坐标系中,通过测量绕飞卫星相对位置,利用切向脉冲推力与径向连续常推力进行组合控制,消除相对运... 详细信息

共面绕飞卫星的相对运动轨迹是一个椭圆,由于卫星受摄动力影响,其编队构形会发生变化。提出一种基于组合机动的队形保持策略,即在Hill轨道坐标系中,通过测量绕飞卫星相对位置,利用切向脉冲推力与径向连续常推力进行组合控制,消除相对运动椭圆中心的相位漂移。考虑地球扁率J2项摄动的影响,在队形保持中引入J2相对摄动加速度以提高控制精度。仿真结果表明,该控制方法能对共面卫星编队的空间构形进行有效保持。

关键词：共面编队飞行组合机动队形保持 J2摄动