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Control System Design for an Unmanned Helicopter to Track a Ground Target

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・４２０・　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　０Ｆ　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖｏ１．２４，Ｎｏ．３，２０１１　ＤＯＩ：１０．３９０１／ＣＪＭＥ．２０１１．０３．４２０．ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｏｎｌｉｎｅ　ａｔｗｗｗ．ｃｊｍｅｎｅｔ．ｃｏｍ；、）１ｗｗ．ｃｊｍｅｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ　

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ａｎ　Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｔｏ　Ｔｒａｃｋ　ａ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｔａｒｇｅｔ　

Ｘ１ＮＺｈｅｋｕｉ　ａｎｄＦＡＮＧＹｏｎｇｃｈｕｎ。・术　１　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　００８５４，Ｃｈｉｎａ　２　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｎａｎｋａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７１，Ｃｈｉｎａ　

ＲｅｃｅｉｖｅｄＡｕｇｕｓｔ１８，２０１０；ｒｅｖｉｓｅｄＦｅｂｒｕａｒｙ　２２，２０１１；ａｃｃｅｐｔｅｄＭａｒｃｈ　９，２０１１；ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＭａｒｃｈ１８，２０１１　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ　ｔｏ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ａｎ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ａ　ｇｒｏｕｎｄ　ｔａｒｇｅｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ａｃｔｉｖｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｒｅｌａｔｅｄ　ａｒｅａｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ　ｍｏｓｔ　ｃａｓｅｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｆｏｒ　ａ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔａｒｇｅｔ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｅｖａｓｉｖｅ　ａｃｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｓｔｒｏｎｇ　ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ａ　ｓｕｄｄｅｎ　ｔｕｒｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｏ　ｆｌｅｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅｎ　ｂｒｉｎｇｓ　ｍｕｃｈ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｍｏｓｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ａ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｂｉｌｅ　ｒｏｂｏｔ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ａ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｔａｒｇｅｔ．Ｕｎｆｏｒｔｕｎａｔｅｌｙ，ｉｔ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｅｘｔｅｎｄ　ｔｈｏｓｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ａｉｒｂｏｒｎｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｍｕｃｈ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｙｎａｍｉｃｅｓ　ｏｆ　ＵＡＶ－ｔａｒｇｅｔ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｍｏｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ｉｎｖｅｓｔｉａｇｅｓ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ａ　ｇｒｏｕｎｄ　ｔａｒｇｅｔ，ｗｉｔｈ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｖｏｉｄａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｖａｓｉｖｅ　ｍａｎｅｕｖｅｒｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔａｒｇｅｔｓ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ，ａ　ｎｏｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ａｎ　ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ　ｔａｒｇｅｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｎｄ　ａ　ｃｌａｓｓｉｃａｌ　ｆｌｉｇｈｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ—ｔａｒｇｅｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｗｈｅｒｅｉｎ，ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｈｏｓｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ，ａｉｍｓ　ｔｏ　ｕｔｉｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔａｒｇｅｔ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ａ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，　ｓｏ　ｔｈａｔ　ｗｈｅｎ　ｉｔ　ｆｌｉｅｓ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｉｓ　ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｏｓｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔａｒｇｅｔ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｋｅｐｔ　ｃｏｎｓａｎｔ．Ｗｈｅｎ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ａ　ｎｏｖｅｌ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｖｅｒｔ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｔｏ　ａ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐａｃｔ　ｆｏｒｍ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌａｗ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｉｓ　ｔｈｅｎ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ．Ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｆｉｎａｌｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　Ｌｙａｐｕｎｏｖ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｗｏ　ｇｒｏｕｐｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ－ｔａｒｇｅｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｅｒｅ　ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ　ｍｏｖｅｓ　ａｌｏｎｇ　ａ　ｌｉｎｅａｒ　ｐａｔｈ　ａｎｄ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｓｕｄｄｅｎ　ｔｕｒｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｓ　ｓｈｏｗｎ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｏｔｈ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｒｒｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ　ａｒｅ　ｂｏｕｎｄｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ　ｔｏ　ｚｅｒｏ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ　ｍｏｖｅｓ　ｓｔｒａｉｇｈｔｌｙ．　Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｄｊｕｓｔｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｌｙ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｅｖａｓｉｖｅ　ｍａｎｅｕｖｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔａｒｇｅｔ，ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｏｒ　ａｌｌ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｔａｒｇｅｔｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ　ｐｌａｎ，ｔａｒｇｅｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　

Ｕｎｍａｎｎｅｄ　ａｅｒｉａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｒＵ　Ｗｓ１　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ａｎ　ａｃｔｉｖｅ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓＬ　．ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｗｈｅｒｅ　ｈｕｍａｎ　ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅｉｔｈｅｒ　ｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅ．ｒｉｓｋｙ　ｏｒ　ｃｏｓｔｌｙ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈａｚａｒｄｏｕｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ，ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｒｅｌｉｅｆ　ｓｕｐｐｏｒｔ．　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｉｓ　ａ　ｈｉｇｈｌｙ　ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｌｅ　ａｎｄ　ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ：　ｉｔ　ｃａｎ　ｔａｋｅ　Ｏｆｆ　ａｎｄ　ｌａｎｄ　ｖｅｒｔｉｃａ１ｌｖ＇ｈｏｖｅｒ　ｉｎ　ｐｌａｃｅ，ｐｅｒｆｏｒｍ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ａｎｄ　ｌａｔｅｒａｌ　ｆｌｉｇｈｔ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｄｒｏｐ　ａｎｄ　ｒｅ仃ｉｅｖｅ　ｏｂｉｅｃｔｓ　ｆｒｏｍ　ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ　ｉｎａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ　ｐｌａｃｅｓｔ　－４１．　Ｏｗｉｎｇ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ａ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｒｅｇａｒｄｅｄ　ａｓ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｃｈｏｉｃｅ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｓｕｃｈ　ｔａｓｋｓ　ａｓ　ｔｒａｆｆｉｃ　

Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ　Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｆａｎｇ＠ｒｏｂｏｔ．ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ　Ｔｈｉｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｉｓ　ｓｕｐｐｏｓｅｄ　ｂｙ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（Ｇｒａｎｔ　Ｎｏ．６０８７５Ｏ５５），ａｎｄ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｒｏｂｏｔｉｃｓ，Ｃｈｉｎａ（Ｇｒａｎｔ　Ｎｏ．ＲＬＯ２００８　１４）　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ．ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｓｐｅｃｔｉ．　ｏｎ，ｍｉｎｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｅａｒｃｈ—ａｎｄ．ｒｅｓｃｕｅ．ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ｓｕｂｓｅ—　ｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ａｎ　ｕｎｍａｎｎｅｄ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｔｏ　ｔｒａｃｋ　ａ　ｇｒｏｕｎｄ　ｔａｒｇｅｔ　ｈａｓ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ａ　ｖｅｒｙ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．　Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｈａｓ　ｒｅｃｅｎｔｌｙ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｔｏｐｉｃ　ｏｆ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｐａｓｔ　ｆｅｗ　ｙｅａｒｓＬ　．Ｖｉｓｕａｌ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｉｓ　ｏｆｔｅｎ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｐｌａｎｅ　ｆｕｒｂａｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｌｉｋｅ　ｗｉｎｄｏｗｓ）ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｌｉｇｈｔ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｉｎ　Ｒｅｆ．［７】，ａ　ｎｏｔａｂｌｅ　ｖｉｓｉｏｎ。ｂａｓｅｄ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ａｓ　ｖｉｓｕａｌ　ｏｄｏｍｅｔｅｒ　ｉｓ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｂｙ　ｖｉｓｕａｌｌｙ　ｌｏｃｋｉｎｇ　ｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　ｏｂｊｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ．Ｉｎ　Ｒｅｆ．【８］，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａ　ｖｉｓｉｏｎ－ｂａｓｅｄ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ａｎ　ｕｒｂａｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｌａｎｄｉｎｇ．　ｉｎ　Ｒｅｆ［９】，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ．ｖｉｓｉｏｎ．ｂａｓｅｄ　１ａｎｄｉ

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一种基于比幅比相的测向系统设计

一种基于比幅比相的测向系统设计

计算机与网络技术论坛一种基于比幅比相的测向系统设计马友科1,2，易卫明3，李慧3（1.河北省电磁频谱认知与管控重点实验室，河北石家庄050081；2.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081；3.中国人民解放军75775部队，云南昆明650000）摘要：针对无人直升机安装平台，需要对2～18GHz频段内通信、雷达目标信号进行瞬时360°范围测向的问题，设计了一种基于比幅比相的测向系统。介绍了基于比幅比相测向系统的工作原理、设计与实现，对系统的组成、工作流程、软硬件设计进行了详细说明，对系统测向指标在外场进行了飞行测试。结果表明，测向系统测向精度在2°以内，达到了设计要求，在工程应用中具有很高的实用价值和借鉴意义。关键词：比幅比相；8阵元测向阵；无人直升机中图分类号：TN911文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）06-51-5MAYouke1,2,YIWeiming3,LIHui3(1.HebeiKeyLaboratoryofElectromagneticSpectrumCognitionandControl,Shijiazhuang050081,China;2.The54thResearchInstituteofCETC,Shijiazhuang050081,China;3.Unit75775,PLA,Kunming650000,China)Ontheinstallationplatformofunmannedhelicopter,thereisaneedfor360°directionfindingofcommunicationandradarsignalsat2～18GHz.Tosolvethisproblem,andirectionfindingsystembasedonamplitudeandphasecomparisonisproposed.Firstly,thetheory,designandimplementationofthesystemareintroduced,andthecomposition,processandsoftwareandhardwaredesignarealsoexplainedindetails.Inaddition,theflighttestofdirectionfindingindicesisconductedintheoutfieldaswell.Theresultsshowthatitsaccuracyiswithin2°,realizingthedesignrequirements.Italsomeansthatthesystemhashighpracticalandreferentialvalueinengineeringapplications.amplitudeandphasecomparison;directionfindingarrayofeightelements;unmannedhelicopter

信息驱动的海上协同目标估计与跟踪控制研究

信息驱动的海上协同目标估计与跟踪控制研究

I

信息驱动的海上协同目标估计与跟踪控制研究

II

Research on Imformation-driven

Coordinated Sea Target Estimation and

Tracking Control

III

摘要

水下滑翔机在深海、远海研究领域发挥着越来越重要的作用。水下滑翔机带有机翼和尾翼，在水中由可变重力驱动，通过滑块和尾翼来改变姿态，按锯齿形路线进行滑翔。目前最新型的水下滑翔机为飞翼布局的水下滑翔机，因其有更高的升阻比从而有更好的水动力特性而受到研究人员的青睐，但飞翼布局的水下滑翔机稳定性较差，可控性不足，因此需要在控制律上加大研究。水下滑翔机的纵向稳定性分析及运动控制是任何一款水下滑翔机控制研究的基础，本文对水下滑翔机的运动控制进行了研究，获得的主要成果如下：

第一，飞翼布局滑翔机由于其特殊外形导致其稳定性变差，本文根据纵向运动方程推导出纵向运动参数的传递函数，然后运用经典控制理论去判定系统的稳定性，为控制律的设计奠定基础。

第二，水下滑翔机对机动性要求较高，本文利用滑模变结构控制具有响应速度快，对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，且稳态精度高的特点，分别针对水下滑翔机的俯仰、横滚、偏航三种运动设计滑模面，趋近律均采用指数趋近律，最后根据各个运动方程组和滑模算法推算出控制律，同时在仿真之前根据控制律和李雅普洛夫方程证明系统的稳定性。仿真结果表明滑模算法在响应速度和稳定性上有很好的适用性。

第三、针对水下滑翔机倾斜转弯时横滚、俯仰、偏航运动存在耦合的问题，采用了一种全鲁棒滑模变结构控制方法，该方法设计了一种全局积分的滑模面，能够消除滑模控制的到达运动阶段，实现了各个运动之间的全程解耦，克服了传统变结构控制中到达模态不具有鲁棒性的特点，同时也使用了PID算法完成了偏航角的控制律设计和仿真实验，并将两种算法的结果在快、准、稳方面做了对比。

关键词：飞翼布局，水下滑翔机，运动控制，倾斜转弯，滑模变结构

小型四旋翼飞行器的滑模控制

小型四旋翼飞行器的滑模控制

小型四旋翼飞行器的滑模控制

王辰璐;陈增强;孙明玮

【摘 要】A sliding mode control scheme was proposed for a 6 degree of

free quadrotor model to improve the robustness of the quadrotor control

system. Firstly, the quadrotor model was divided into two parts which

included a fully-actuated subsystem and an under-actuated subsystem.

The fully-actuated subsystem was composed of two independent loops

with altitude and yaw angle, while the under-actuated subsystem had four

state variables and two control variables. Secondly, a backstepping based

on sliding mode controller and furthermore a finite time terminal sliding

mode controller were proposed to the fully-actuated subsystem, and then

a cascade sliding mode controller was designed to control the under-actuated subsystem which was transformed into a cascade standard form.

Thirdly, the stability of the designed control system was proved by using

无人机简史英语作文

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英文回答：

From the skies of ancient China to the modern

battlefields of today, I have witnessed the evolution of

drones, a tale of innovation and destruction that has

forever changed the face of warfare.

In the 3rd century BC, Mozi, a Chinese philosopher,

crafted a primitive aerial vehicle known as the "wooden

bird," a kiteshaped contraption powered by steam. Centuries

later, Leonardo da Vinci, the Italian polymath, sketched

designs for a helicopter-like machine, a testament to the

enduring human fascination with flight.

But it was the 20th century that marked the true advent

of drones. During World War I, unmanned aerial vehicles

(UAVs) were used for reconnaissance, a vital tool in the

Allies' victory. In the years that followed, UAVs continued

to evolve, becoming increasingly sophisticated and capable.