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考虑强风干扰的固定翼飞行器“神经元”飞行气动建模

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空气动力学学报 2024年第3期42卷 92-101页

作者：周晓雨黄江涛章胜刘刚中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

大气环境中的风是影响飞行器实际飞行的主要动态环境干扰因素之一,强风干扰下的复杂空气动力学是固定翼飞行器安全稳定飞行面临的严峻挑战。为提高强风干扰下固定翼飞行器的环境适应能力,发展了一种基于深度元学习的创新固定翼飞行器“... 详细信息

大气环境中的风是影响飞行器实际飞行的主要动态环境干扰因素之一,强风干扰下的复杂空气动力学是固定翼飞行器安全稳定飞行面临的严峻挑战。为提高强风干扰下固定翼飞行器的环境适应能力,发展了一种基于深度元学习的创新固定翼飞行器“神经元”飞行气动建模方法,该方法采用相对于地面坐标系的变量进行描述,根据多元函数的切比雪夫级数理论,将气动力和气动力矩函数分解为不同变量函数的乘积和,通过生成对抗网络技术构建强风干扰下飞行器空气动力模型的共性基函数模型,进而预测飞行器在飞行过程中受到的气动力(矩)。研究结果表明,文章建立的固定翼无人机空气动力共性基函数模型准确,可以较好地预测未知风况条件下飞行器的气动力与气动力矩,为实时空气动力学建模的迁移应用奠定良好基础。

关键词：固定翼飞行器气动力建模神经元飞行生成对抗网络共性基函数

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基于确定性梯度策略的固定翼飞行器博弈方法

火力与指挥控制 2023年第10期48卷 153-159,169页

作者：杨洋魏耀涛程培传解放军91948部队海口570100 北京理工大学北京100081

飞行器博弈对抗是无人系统领域的重要研究方向,而传统的控制方法在这一领域中存在着不稳定、精度低以及临机决策响应速度慢等问题。为了解决这些挑战,充分利用大数据和数据驱动的优势,提出了一种基于深度确定性策略梯度算法(DDPG)的数... 详细信息

飞行器博弈对抗是无人系统领域的重要研究方向,而传统的控制方法在这一领域中存在着不稳定、精度低以及临机决策响应速度慢等问题。为了解决这些挑战,充分利用大数据和数据驱动的优势,提出了一种基于深度确定性策略梯度算法(DDPG)的数据驱动控制方法,通过大规模数据的训练和优化,增强飞行器的控制能力,帮助飞行器在复杂环境下实现自主决策。搭建仿真环境,对所提出的算法进行验证。实验结果充分证明数据驱动方法在飞行器博弈对抗中的可行性和有效性。

关键词：深度强化学习固定翼飞行器大数据飞行器控制系统

基于深度强化学习的固定翼飞行器六自由度飞行智能控制

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指挥与控制学报 2022年第2期8卷 179-188页

作者：章胜杜昕肖娟黄江涛中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

发展无人机先进飞行控制技术是各军事强国不断追求的目标,而智能飞行控制更是无人机空战智能决策的基础.强化学习提供了一种能自适应并优化、独立于模型、广泛适用于各种对象的控制机设计技术范式,是实现智能飞行控制的有效途径.相较于... 详细信息

发展无人机先进飞行控制技术是各军事强国不断追求的目标,而智能飞行控制更是无人机空战智能决策的基础.强化学习提供了一种能自适应并优化、独立于模型、广泛适用于各种对象的控制机设计技术范式,是实现智能飞行控制的有效途径.相较于三自由度运动,六自由度运动描述更加接近于飞行器真实的飞行,但是由于动力学模型的非线性以及气动力的复杂性,固定翼飞行器六自由度强化学习控制的实现更加困难.基于面向多维连续状态输入、多维连续动作输出的深度强化学习技术,针对全尺寸固定翼飞行器发展从飞行状态到舵面/推力控制的端到端六自由度一体化智能控制机,避免传统控制器中航迹/姿态控制双回路结构的人为分割设计,通过引入偏航角误差作为控制机输入,实现近零侧滑的稳定巡航飞行,同时发展的控制机具有一定的可拓展性,为后续空战智能决策研究奠定基础.

关键词：固定翼飞行器飞行控制智能控制人工智能深度强化学习

异构模态空间中固定翼飞行器目标信息捕获与运动轨迹跟踪算法研究

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异构模态空间中固定翼飞行器目标信息捕获与运动轨迹跟踪算法研究

作者：赵飞宇湖北师范大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,固定翼飞行器在军事和民用领域被广泛应用,其款式和数量大幅度增加。为了提升固定翼飞行器飞行安全、飞行效率和自主性能,对固定翼飞行器进行目标信息捕获与运动轨迹跟踪的研究工作具有重要的意义。本论文基于此背景,研... 详细信息

随着社会的发展,固定翼飞行器在军事和民用领域被广泛应用,其款式和数量大幅度增加。为了提升固定翼飞行器飞行安全、飞行效率和自主性能,对固定翼飞行器进行目标信息捕获与运动轨迹跟踪的研究工作具有重要的意义。本论文基于此背景,研究异构模态空间中固定翼飞行器目标信息捕获和运动轨迹跟踪技术,实现对固定翼飞行器的实时检测功能。异构模态空间指的是包含音频、视频、图像、文本等多模态数据的空间。本论文针对固定翼飞行器,基于YOLOv8提出了一种新模型对其进行目标信息捕获与运动轨迹跟踪,同时加入了实例分割,并将训练好的模型部署于下位机中,进一步验证了模型的泛化能力,实现了对固定翼飞行器的捕获、分割、跟踪。本论文的主要内容及贡献概括如下:(1)本论文构建了一个新的名为FGVC-Airplane-Improved固定翼飞行器实例分割数据集,该数据集拥有22500张图像和种类繁多的固定翼飞行器,包含战斗机、客机、运输机等多个不同类型的固定翼飞行器。(2)针对改进前的模型对固定翼飞行器识别中存在的一些问题,包括目标特征提取信息不充分、各层之间的信息融合不充分、模型计算量偏大、分割效果不好、捕获的目标没有完全在检测框内部以及检测框晃动幅度大等一系列问题,本论文在模型中分别加入了层次化注意力机制、信息聚合-分散机制、大可分离核注意力机制以及更新了具有动态非单调聚焦机制的损失函数,并且对运动轨迹跟踪器中的状态向量也做出了相应的改进。最终实验结果表明,识别精度达到了85.5%,较改进前提升了3.2%,改进后的模型对固定翼飞行器捕获、分割和跟踪效果得到了明显提升。(3)为了进一步验证模型的泛化能力,本论文将训练好的改进模型部署在NVIDIA Jetson系列边缘计算机、Android移动设备以及Harmony OS移动设备中运行,观察效果。通过实验表明,模型具有很强的泛化能力,能够部署在多种类型的下位机中。

关键词：深度学习边缘计算固定翼飞行器目标检测与跟踪实例分割

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超小型固定翼飞行器飞控系统研究

郑州大学学报（工学版） 2003年第3期24卷 78-82页

作者：刘武发蒋蓁龚振邦郑州大学机械工程学院河南郑州450002 上海大学机电工程与自动化学院上海200072

由于超小型固定翼飞行器SUAV结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点.为了最终实现SUAV自主飞行的控制目的,采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造了SUAV飞控系统硬件平台;并根据... 详细信息

由于超小型固定翼飞行器SUAV结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点.为了最终实现SUAV自主飞行的控制目的,采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造了SUAV飞控系统硬件平台;并根据对遥控飞行控制参数的采集、分析、归纳,构造了模糊控制表,开发了飞控软件平台.地面试验结果表明,该飞控系统性能可靠,实时性强,满足SUAV的要求.

关键词：固定翼飞行器 SUAV 飞行控制系统模糊控制 PWM控制控制软件系统集成

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我国航空消防及固定翼飞行器的需求探讨

现代商贸工业 2022年第16期43卷 240-241页

作者：陈显新疆政法学院新疆图木舒克832003

一国航空消防事业的发展水平在一定程度上代表着该国的科学管理水平和综合实力,而目前我国在航空消防方面还处于初级阶段,目前装备的主要机型不论是质还是量与成熟国家都存在较大差距,且在机种分布上主要偏重于直升机,直升机属于优缺点... 详细信息

一国航空消防事业的发展水平在一定程度上代表着该国的科学管理水平和综合实力,而目前我国在航空消防方面还处于初级阶段,目前装备的主要机型不论是质还是量与成熟国家都存在较大差距,且在机种分布上主要偏重于直升机,直升机属于优缺点都比较明显和极端,其固有特性很难承担我国所有的航空消防任务。固定翼飞行器具有有效载荷大、航程远、飞行速度快等优势,能够在很大程度上填补直升机的不足,急需补充进我国航空消防机型队伍。

关键词：航空消防森林火灾直升机固定翼飞行器

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红外隐身技术发展趋势

红外与激光工程 2013年第1期42卷 14-19页

作者：桑建华张宗斌中航工业成都飞机设计研究所四川成都610041

随着科学技术的不断发展,红外隐身技术在新式武器装备上被广泛应用,是现代武器装备的显著特征。红外传感器诞生并应用于导弹导引,已成为各类武器装备的重大威胁,以红外探测器为例尤为突出。通过对武器装备的威胁分析,阐述了红外隐身性... 详细信息

随着科学技术的不断发展,红外隐身技术在新式武器装备上被广泛应用,是现代武器装备的显著特征。红外传感器诞生并应用于导弹导引,已成为各类武器装备的重大威胁,以红外探测器为例尤为突出。通过对武器装备的威胁分析,阐述了红外隐身性能对各类武器装备的重要性以及红外隐身技术的发展情况;以固定翼飞行器为重点,同时也对直升机、水面舰艇及地面武器坦克装备等加以分析,并分别简述了各类武器装备的红外辐射源、红外辐射强度控制技术措施及发展趋势,通过试验证明了红外隐身技术的研究和应用对于各类武器装备的重要性。

关键词：红外隐身技术红外辐射强度固定翼飞行器直升机水面舰艇坦克

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基于扰动观测器的飞行器轨迹跟踪控制器设计

系统工程与电子技术 2022年第8期44卷 2593-2600页

作者：李传旭孟秀云王捷北京理工大学宇航学院北京100081 北京电子工程总体研究所北京100854

针对多种扰动作用下的固定翼飞行器三维轨迹跟踪问题,设计了一种基于改进非线性扰动观测器的非奇异快速终端滑模轨迹跟踪控制器。首先推导固定翼飞行器三维轨迹跟踪误差模型,考虑模型误差和飞行过程中的未知扰动,设计了一种基于状态估... 详细信息

针对多种扰动作用下的固定翼飞行器三维轨迹跟踪问题,设计了一种基于改进非线性扰动观测器的非奇异快速终端滑模轨迹跟踪控制器。首先推导固定翼飞行器三维轨迹跟踪误差模型,考虑模型误差和飞行过程中的未知扰动,设计了一种基于状态估计误差反馈的非线性扰动观测器对扰动进行观测。基于非奇异快速终端滑模控制方法,采用双幂次趋近律设计轨迹跟踪控制器,并证明了闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明,在多种扰动的作用下,所设计的轨迹跟踪控制器能够对三维机动轨迹进行准确、稳定的跟踪。

关键词：轨迹跟踪扰动观测器终端滑模双幂次趋近律固定翼飞行器

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基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制

系统工程与电子技术 2016年第12期38卷 2827-2834页

作者：吴政隆李杰关震宇牛三库杨成伟李扬北京理工大学机电学院北京100081 北京机电工程研究所北京100074 新兴重工集团有限公司北京100070

以固定翼小型无人机的自主着陆控制为研究背景,提出了一种基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制方法。该方法首先在分析固定翼飞行器着陆段运动特性的基础上,将着陆阶段的控制解耦为对飞行器的横向控制和纵向控制,然后以跑道线作为特... 详细信息

以固定翼小型无人机的自主着陆控制为研究背景,提出了一种基于光流的固定翼小型无人机自主着陆控制方法。该方法首先在分析固定翼飞行器着陆段运动特性的基础上,将着陆阶段的控制解耦为对飞行器的横向控制和纵向控制,然后以跑道线作为特征,计算其稀疏直线光流场,并结合摄像机模型以及光流场和速度场之间的关系,用跑道线的水平流作为系统反馈,设计控制系统。最后在Simulink环境下搭建动态仿真系统,仿真结果表明,使用本文方法可以有效实现飞行器的自主着陆控制。

关键词：固定翼飞行器着陆控制光流控制设计