基于激光阵列引导的固定翼无人机自动着舰技术研究
发布时间：2021-07-03 20:42
近年来,随着世界各军事大国对航空母舰技术越来越重视,舰载无人机的发展也如火如荼,无人机自动着舰引导及控制技术作为其中的核心,得到了国内外科研人员的广泛研究。本文以某型高速固定翼无人机为研究对象,给出一种采用激光阵列的着舰引导方式,并对激光阵列的布站问题进行优化设计,同时从提高系统鲁棒性出发设计了基于LQG/LTR方法的着舰控制律,最后搭建出硬件在环仿真系统对着舰过程进行综合仿真。首先,由无人机动力学与运动学方程建立其非线性数学模型,在低动压着舰模态平衡点处进行模型线性化分析,在此基础上对着舰过程中甲板运动及舰尾气流进行了建模及仿真验证,为无人机着舰引导与控制仿真验证奠定了基础。其次,针对无人机着舰高精度和高可靠性的要求,设计出一种基于激光阵列的着舰引导系统,并建立其数学模型及误差函数,使用遗传算法对考虑甲板几何约束的激光阵列布站进行优化,确立了引导误差最小的布站几何。然后,为提高无人机着舰控制系统鲁棒性,设计了LQG/LTR纵横向姿态内环控制律和轨迹控制律以及甲板运动补偿器,并对着舰过程进行数字仿真。通过与经典PID着舰控制律对比,表明了基于LQG/LTR的着舰控制律控制性能的优越性。...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“柯蒂斯”号飞机着陆于“宾夕法尼亚”号巡洋舰舰载飞机作为航空母舰战斗群的核心战斗力，主要有固定翼飞机和直升机两种[3]
基于激光阵列引导的固定翼无人机自动着舰技术研究 X47-B 隐形舰载无人轰炸机是当今世界上舰载无人机研究的最高成两架 F-18 的伴飞下，成功在美军“布什”号航空母舰上实现全自动母史、无人机史来说，都具有里程碑式的意义。尽管该项目在完成消，但这并不能说明自动着舰系统或舰载固定翼无人机被美军否决载无人加油机，与舰载无人轰炸机相比，舰载无人加油机对自动着
南京航空航天大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状1.2.1 自动着舰引导方式研究现状美国在 20 世纪 60 年代基于无线电雷达研制出世界上第一型自动着舰引导系统，又在 80 年代对其进行升级。美国航母上使用的全自动着舰系统又叫“全天候航母着舰系统”（AWCLS，ALL-Weather Carrier Landing System）,它由多个独立的子系统组成，必须保证所有子系统完全正常工作时才能完成全自动着舰引导，其具体结构图如图 1.3 所示。以圆锥扫描跟踪雷达为核心的自动着舰系统已经走过了 50 多年的历程，为舰载飞机提供过成千上外次成功着舰的支持成为美、俄等航空母舰大国着舰的主要技术体制。但是采用以扫描雷达为核心的自动着舰引导系统对舰载飞机进行引导时，需要各个子系统的协同工作，整个引导过程繁琐复杂，在美军实际使用中，全自动着舰模式的使用率很低，只有在非常恶劣环境或其他特殊情况下才会使用，有人机着舰过程中还是以辅助着舰方式为主[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海军大校飞行员带你走近舰载直升机[J]. 胡宝良. 军事文摘. 2017(17)
[2]Automatic Carrier Landing Control for Unmanned Aerial Vehicles Based on Preview Control[J]. Zhen Ziyang,Ma Kun,Bhatia Ajeet Kumar. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2017(04)
[3]舰载机着舰控制综述[J]. 孙成,蒋丰亦. 航空电子技术. 2017(02)
[4]舰载机着舰指标体系构建[J]. 吴文海,汪节,高丽,张杨. 飞行力学. 2017(05)
[5]着舰控制系统性能评估指标体系分析[J]. 尹海韬,李艳. 科技创新导报. 2016(20)
[6]激光测距机距离交汇定位解法研究[J]. 刘爱东,杜亚杰,孙海文. 现代电子技术. 2015(19)
[7]四旋翼飞行器硬件在环仿真实验平台的设计与实验[J]. 吴桐,盛鑫军,董伟,丁汉. 机电一体化. 2015(05)
[8]自动着舰系统的需求分析[J]. 汪节,吴文海,钟涛,刘保果. 飞机设计. 2014(05)
[9]X-47B无人机飞行试验进展与应用前景分析[J]. 魏凯,朱振宇. 飞航导弹. 2014(05)
[10]全自动着舰引导系统展望[J]. 黄士飞,钟兴泉. 现代导航. 2014(01)
硕士论文
[1]基于预见控制的无人机着舰控制研究[D]. 马坤.南京航空航天大学 2017
[2]基于视觉信息引导的舰载无人机精确着舰技术研究[D]. 吴赛飞.南京航空航天大学 2016
[3]小型无人机快速原型仿真技术研究[D]. 叶志航.南京航空航天大学 2012
[4]无人机自动起飞/着陆控制技术研究[D]. 唐斌.南京航空航天大学 2007
[5]基于LQG/LTR方法的飞行控制系统设计与仿真[D]. 秦媛.西北工业大学 2006
本文编号：3263318
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“柯蒂斯”号飞机着陆于“宾夕法尼亚”号巡洋舰舰载飞机作为航空母舰战斗群的核心战斗力，主要有固定翼飞机和直升机两种[3]
基于激光阵列引导的固定翼无人机自动着舰技术研究 X47-B 隐形舰载无人轰炸机是当今世界上舰载无人机研究的最高成两架 F-18 的伴飞下，成功在美军“布什”号航空母舰上实现全自动母史、无人机史来说，都具有里程碑式的意义。尽管该项目在完成消，但这并不能说明自动着舰系统或舰载固定翼无人机被美军否决载无人加油机，与舰载无人轰炸机相比，舰载无人加油机对自动着
南京航空航天大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状1.2.1 自动着舰引导方式研究现状美国在 20 世纪 60 年代基于无线电雷达研制出世界上第一型自动着舰引导系统，又在 80 年代对其进行升级。美国航母上使用的全自动着舰系统又叫“全天候航母着舰系统”（AWCLS，ALL-Weather Carrier Landing System）,它由多个独立的子系统组成，必须保证所有子系统完全正常工作时才能完成全自动着舰引导，其具体结构图如图 1.3 所示。以圆锥扫描跟踪雷达为核心的自动着舰系统已经走过了 50 多年的历程，为舰载飞机提供过成千上外次成功着舰的支持成为美、俄等航空母舰大国着舰的主要技术体制。但是采用以扫描雷达为核心的自动着舰引导系统对舰载飞机进行引导时，需要各个子系统的协同工作，整个引导过程繁琐复杂，在美军实际使用中，全自动着舰模式的使用率很低，只有在非常恶劣环境或其他特殊情况下才会使用，有人机着舰过程中还是以辅助着舰方式为主[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海军大校飞行员带你走近舰载直升机[J]. 胡宝良. 军事文摘. 2017(17)
[2]Automatic Carrier Landing Control for Unmanned Aerial Vehicles Based on Preview Control[J]. Zhen Ziyang,Ma Kun,Bhatia Ajeet Kumar. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2017(04)
[3]舰载机着舰控制综述[J]. 孙成,蒋丰亦. 航空电子技术. 2017(02)
[4]舰载机着舰指标体系构建[J]. 吴文海,汪节,高丽,张杨. 飞行力学. 2017(05)
[5]着舰控制系统性能评估指标体系分析[J]. 尹海韬,李艳. 科技创新导报. 2016(20)
[6]激光测距机距离交汇定位解法研究[J]. 刘爱东,杜亚杰,孙海文. 现代电子技术. 2015(19)
[7]四旋翼飞行器硬件在环仿真实验平台的设计与实验[J]. 吴桐,盛鑫军,董伟,丁汉. 机电一体化. 2015(05)
[8]自动着舰系统的需求分析[J]. 汪节,吴文海,钟涛,刘保果. 飞机设计. 2014(05)
[9]X-47B无人机飞行试验进展与应用前景分析[J]. 魏凯,朱振宇. 飞航导弹. 2014(05)
[10]全自动着舰引导系统展望[J]. 黄士飞,钟兴泉. 现代导航. 2014(01)
硕士论文
[1]基于预见控制的无人机着舰控制研究[D]. 马坤.南京航空航天大学 2017
[2]基于视觉信息引导的舰载无人机精确着舰技术研究[D]. 吴赛飞.南京航空航天大学 2016
[3]小型无人机快速原型仿真技术研究[D]. 叶志航.南京航空航天大学 2012
[4]无人机自动起飞/着陆控制技术研究[D]. 唐斌.南京航空航天大学 2007
[5]基于LQG/LTR方法的飞行控制系统设计与仿真[D]. 秦媛.西北工业大学 2006
本文编号：3263318
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