摘要：针对带有输入受限和作动器故障的无人机精确编队合围控制问题,提出了一种基于合围控制架构的通信拓扑设计算法和一种基于Nussbaum函数的分布式自适应有限时间容错控制算法。2种算法的结合克服了现有合围控制无法精确控制跟随者队形的缺陷。首先,利用凸图形和合围控制通信拓扑的性质,针对预设的精确跟随者队形,提出了一种合理的机间通信拓扑设计方法;其次,利用一种新颖的光滑函数对非对称输入受限信号进行平滑处理,将存在输入受限和作动器故障的无人机合围控制问题转化为变增益控制问题;然后,采用基于Nussbaum函数的控制器的设计方法对变增益控制问题进行处理;最终,通过李雅普诺夫稳定性理论和有限时间理论对所提出的控制策略进行了有限时间稳定性分析,并且通过数字仿真对所提出的算法的有效性进行了验证。

摘要：针对复杂电磁干扰和拒止环境下固定翼无人机自主着陆的应用场景,提出了一种基于LSD的无人机视觉着陆定位算法,通过检测跑道的左右边线以及起始线对无人机进行定位;根据机场跑道的形态学特征,构建机场跑道数据模型,并对实验所用相机进行标定,采用灰度化和高斯滤波对采集到的图像进行预处理,采用LSD直线检测算法以提取跑道的直线特征,设计几何滤波策略从直线特征中提取出跑道的三条边线,采用蒙版技术以提高检测算法的抗干扰能力;根据相机成像原理推导出基于线检测的PNP定位算法,通过检测得到的机场跑道线在像素坐标系下的位置信息求出无人机相对于跑道的三维位置;分别在视景仿真环境和真实机场环境进行检测和定位解算,结果满足无人机着陆定位实时性和准确性的要求,从而验证了视觉着陆定位算法的有效性。

摘要：针对机动目标拦截过程中加速度信息难以获取的实际问题,设计了一种基于RBF神经网络的自适应滑模拦截制导律,有效提高了导弹制导系统的鲁棒性能。首先,结合空间几何知识,构建了弹-目三维空间相对运动模型;然后,利用RBF神经网络对拦截目标的未知加速度进行了有效估计,消除了制导设计对目标加速度信息的依赖性;在此基础上,结合零化视线角速率的制导理念,分别在导弹俯仰平面和偏航平面设计了对应的自适应滑模制导律,同时采用连续高增益法削弱了系统的抖振现象,并给出更符合导弹制导实现的法向过载指令,利用Lyapunov定理证明了所提方法的收敛性;最后,通过仿真验证,在三种不同的拦截场景下进行了仿真对比,仿真结果表明所提滑模拦截制导律对目标机动有较高的自适应性和鲁棒性。

摘要：为提高飞行器导航系统的精度和自主性,提出了一种重力梯度/捷联惯导(SINS)/星光组合导航方法。在该组合导航系统中,利用重力梯度信息修正SINS的位置误差,利用星光信息修正SINS的姿态误差,提高飞行器的导航精度和自主性。为了弥补传统容积卡尔曼滤波(CKF)算法滤波精度不高的缺点,采用随机加权容积卡尔曼滤波(RWCKF)算法,设计重力梯度/SINS/星光组合导航系统。仿真结果表明,SINS/星光组合导航系统、重力梯度/SINS组合导航系统、合成孔径雷达(SAR)/SINS/星光组合导航系统和提出的重力梯度/SINS/星光自主组合导航系统的定位误差分别为78.1003 m、54.3399 m、39.2776 m和19.8495 m,证明了提出的重力梯度/SINS/星光自主组合导航系统的精度不仅远高于两个子系统,也高于SAR/SINS/星光组合导航系统。

摘要：分焦平面红外偏振探测器输出的是红外偏振马赛克图像,传统处理流程需要进行去马赛克恢复出四个偏振通道的完整图像,然后再实现后续的任务。然而,去马赛克过程会引入误差,而且计算复杂度高、耗时长。针对如何直接在红外偏振马赛克图像上进行目标检测的问题,本文提出了一种偏振权重局部对比度的目标检测方法。首先分析了目标与背景的偏振特性差异;然后设计了红外偏振马赛克图像的斯托克斯矢量计算卷积核;在此基础上提出了基于偏振权重的偏振度显著图,在偏振度显著图上利用自适应阈值操作实现目标检测。此外,利用边缘检测方法进一步优化目标检测结果,得到更加完整的检测结果。最后,使用采集的红外偏振马赛克数据集验证了所提出的目标检测算法在复杂背景以及恶劣天气影响下的鲁棒性。

摘要：针对低地板有轨电车电子机械制动(EMB)系统压力传感器故障问题,提出一种强耦合条件下的无压力传感器制动力伺服控制策略。基于系统转矩特征曲线,提出一种不依赖于附加机械调节机构及压力检测装置的EMB间隙调整方法。同时,考虑系统制动和缓解过程中存在的“迟滞”特性,在EMB系统刚度特征曲线的基础上,提出一种强耦合条件下的制动力估算策略,与传统方法相比,其可有效地改善制动力的估计精度,能够作为备份制动方案,提高系统的可靠性。在此基础上,设计基于Sigmoid函数的改进型扩张状态观测器(ESO)对系统中的未建模部分与外界扰动进行估计与补偿,并将观测值前馈补偿至积分反步控制器,消除系统的观测误差,提高系统的鲁棒性。通过静态实验平台验证了所提控制策略的有效性。

摘要：针对非线性多智能体具有混合执行器故障和多未知控制方向的问题,基于鲁棒自适应模糊技术,提出新颖的协同容错控制方法。采用分段Nussbaum函数解决了多未知控制方向;基于鲁棒自适应模糊技术解决了系统中的非线性不确定问题;引入一阶滑模微分器与自适应反步技术结合,用于获得虚拟控制律的一阶导数,并结合鲁棒有界方法,用于提高所设计的自适应协同控制器的收敛速度和追踪精度;基于代数图论,建立了智能体系统的误差模型,设计了分布式一致协同容错控制器,构建了李雅普诺夫候选函数,证明了所设计的控制器能够使得系统稳定。通过对比仿真实例,验证了所提方法的有效性,为工程实践提供了理论支撑。

摘要：提出一种适用于长波红外波段的二维偏振无关亚波长光栅结构。利用对称二维结构消除一维光栅的偏振相关性,增加光通量。提出光栅优化评价函数,将光栅结构参数优化转化为路径寻优问题。最后利用蚁群算法求解最优光栅结构参数。仿真结果表明,提出的二维多层结构在10∼13μm波段具有偏振无关、窄周期、窄带宽、低旁带的优点。提出的优化设计方法收敛速度快,优化后的光谱曲线横电波(TE)和横磁波(TM)偏振方向透射率均达到70%,带宽260 nm。

摘要：无人机防滑刹车系统具有高阶非线性、强耦合以及参数时变性等特点,会对无人机的地面滑跑性能造成不利影响。提出了一种无人机全电防滑刹车系统快速终端滑模控制方法,实现对最佳滑移率的准确跟踪,并保证刹车系统的稳定性。建立了无人机全电刹车系统整体模型,在控制器设计过程中避免了对地面结合系数拟合公式的依赖。结合反演控制的思想,逐级设计了快速终端滑模控制器实现对滑移率以及刹车压力参考值的精确跟踪,并通过Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性。通过仿真测试验证了所提出控制策略的有效性。

摘要：基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高,而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性,能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度,能够满足实时性的要求,因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式,将具有不同计算特点的任务分别在PS端(ARM)以及PL端(FPGA)实现,其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等,PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法,以及负责控制FPGA端的各个模块。最后,对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析,给出系统的硬件资源消耗及功耗,结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求,并且具备低功耗的特点。