本期第一位主讲人为李晓,硕士,毒理应用技术研究室,主要从事生物效应毁伤效果评估研究工作。
本期文献分享主题为:基于三维实景重建技术的发射车毁伤效果评估
(Battle Damage Assessment of Launch Vehicle Based on 3D Real Scene Reconstruction Technology)
主要内容:
毁伤效果评估是一项高要求的工作,但也具有较高的风险。目前,对典型导弹发射车的毁伤效果评估还不够深入,特别在军队日常训练与演习中,大多采用人工现场判靶,这种方式对靶标的毁伤效果评估不仅效率不高,准确度低。本文深入研究了一种基于三维实景重建技术的目标毁伤评估方法对典型导弹发射车进行毁伤效果评估。通过对倾斜摄影测量技术的研究,建立了靶标的高精度三维实景模型,提取试验前后模型纹理影像与三角网格模型,分别对模型的纹理影像与网格模型进行处理与检测得到靶标破片与冲击波超压的毁伤信息,进一步根据毁伤信息进行毁伤效果评估。主要研究内容如下:
第一,研究三维实景建模技术。在小范围区域建模方面单镜头无人机较多镜头无人机有着巨大优势,本文经过对传统单镜头倾斜摄影三维实景建模技术的学习,发现传统空中三角测量法首要处理垂直摄影数据,对倾斜摄影数据的处理不够好,同时接近地面部分的摄影测量精度也不足。根据上述问题,本文中增加了采集近地面影像数据的方法,与垂直和倾斜方向的影像数据一起进行多视影像区域联合平差,并通过试验证实此方法大大减小了整个模型数据的误差,尤其是提高了近地面分辨率精度。
第二,针对获取破片对靶标毁伤的信息,提取靶标三维模型外表面纹理影像,经过对图像变化检测与处理算法的研究,在传统图像差值检测与处理算法的基础上结合小波变换与图像融合的变化检测算法,通过试验证明结合后的算法在检测精度方面得到了提高。
第三,针对获取冲击波对靶标毁伤的信息,冲击波对靶标的毁伤主要是是引起靶标的形变。通过对一致性配准算法与基于ICP的精确配准算法的深入研究,通过设置合适的阈值提高一致性配准算法的精度,并对ICP算法进行优化,提高配准的效率,减小配准误差。
最后,通过典型导弹发射车目标易损性及毁伤效应分析,结合破片和冲击波超压对典型导弹发射车靶标毁伤信息的检测研究结果,完成典型导弹发射车靶标的毁伤效果评估。通过分析试验结果,基于三维实景靶标模型的毁伤效果评估,能较好的识别三维模型破片与冲击波超压的毁伤信息,可以使用此方法进行典型导弹发射车毁伤效果评估。

本期第二位主讲人为喻伯牙,硕士,毒理应用技术研究室,主要从事生物效应毁伤效果评估工作。本期论文分享主题为:四旋翼无人机姿态解算与抗扰控制研究。
(Research on attitude calculation and anti-disturbance control of quadrotor UAV)
主要内容:
随着科技的发展,四旋翼无人机已经在各行各业之中被大量使用,但是它的姿态控制系统容易受到外界风扰和未知干扰的影响,而且四旋翼无人机大多选择精度低的廉价传感器,这些传感器获得的姿态信息中都存在大量噪声。因此,本文主要研究了姿态解算算法和姿态控制算法,来改善四旋翼无人机姿态控制系统的稳定性和精确性。
首先,通过研究四旋翼无人机的基本构造特征与飞行特点,构建其非线性系统数学模型。
其次,针对机载传感器所获取的姿态信息中存在噪声干扰问题。分析各机载传感器的特点,研究基于四元数的互补滤波算法与基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法。通过对比飞行和静止两个状态下的仿真结果得出,基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法对噪声具有较好的抑制效果。
然后,针对风扰和未知干扰导致姿态控制系统模型不确定问题,结合反步法能够很好处理非线性问题的特点设计反步姿态控制器,然而MATLAB/Simulink仿真实验结果表明存在风扰时反步控制无法抑制扰动。所以又在反步控制方法的基础上加入滑模变结构控制与自适应控制,仿真实验结果得出加入滑模控制与自适应控制后抗风扰性能提高,但是对于未知干扰抗扰性能较差,而且自适应控制方法仍然无法满足未知的非线性动力学问题。考虑到RBF神经网络能够对未知的非线性函数实现任意精度的逼近,提出一种基于RBF神经网络的四旋翼无人机自适应反步滑模姿态控制器,并利用粒子群优化算法对各参数值进行寻优来提升控制器的精确性。通过使用Lyapunov定理证明该姿态控制器符合稳定性要求,MATLAB/Simulink的仿真实验得出,基于RBF神经网络的四旋翼无人机自适应反步滑模姿态控制器在抑制风扰和未知干扰方面抗扰性能较好。
最后,为进一步检验设计的姿态控制器是否合理,利用现有的配件搭建了四旋翼无人机实验平台,通过分析APM飞控的程序结构,使用Notepad++软件和Arduino软件在姿态控制库中编译了RBF神经网络自适应反步滑模姿态控制算法。实际工况下的悬停飞行试验结果证明,基于RBF神经网络的四旋翼无人机自适应反步滑模姿态控制器具有较好的抗扰性能。
