基于视觉定位的加油杆自主对接技术研究进展

1

作者 罗飞 高怡宁 +2 位作者 胡志勇 艾俊强 宋锐 《飞行力学》 北大核心 2025年第1期1-9,18,共10页

基于视觉定位的加油杆自主对接技术的核心是对接阶段的高精度引导与高灵敏控制。首先,针对“硬式伸缩管自主加受油(AAR-BRR)”的近距视觉定位和控制技术,分别从目前两类图像检测技术方向和建模、控制方法与品质准则方向进行了发展现状分... 基于视觉定位的加油杆自主对接技术的核心是对接阶段的高精度引导与高灵敏控制。首先,针对“硬式伸缩管自主加受油(AAR-BRR)”的近距视觉定位和控制技术,分别从目前两类图像检测技术方向和建模、控制方法与品质准则方向进行了发展现状分析,并重点分析了近些年来发展的新方法在AAR-BRR方向的技术探索。然后,对自主对接中的视觉引导与控制技术,从基于融合与滤波的算法集成和基于半物理试验和飞行试验的硬件系统集成,说明当前应用现状。最后,提出基于系统集成的近距视觉定位、基于任务特性的性能约束控制和试验与模型迭代验证的技术发展展望。该研究可为AAR-BRR软硬件驱动算法与技术方案的开发与应用提供参考。 展开更多

关键词 加油杆 自主对接 精确控制 视觉定位

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基于多头卷积门控循环单元的锥套轨迹预测 被引量：1

2

作者 李飞 朱喆 +2 位作者 黄江涛 陈其盛 刘刚 《飞行力学》 北大核心 2025年第3期21-27,共7页

针对空中加油对接过程中受油机难以追踪锥套运动的问题,受到飞行员经验的启发,提出基于多头卷积门控循环单元的锥套轨迹预测方法。通过卷积神经网络模型对时间序列数据进行特征提取和表示学习,以捕捉数据中的长期依赖关系;利用门控循环... 针对空中加油对接过程中受油机难以追踪锥套运动的问题,受到飞行员经验的启发,提出基于多头卷积门控循环单元的锥套轨迹预测方法。通过卷积神经网络模型对时间序列数据进行特征提取和表示学习,以捕捉数据中的长期依赖关系;利用门控循环单元模型对提取的特征进行建模,以捕捉数据中的短期依赖关系;引入多头注意力机制对模型进行加权融合,以提高模型对不同特征的关注度和识别能力。仿真和飞行试验结果表明,所提方法能够有效预测锥套的位置。 展开更多

关键词 空中加油 轨迹预测 卷积神经网络 门控循环单元 多头注意力机制

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基于预测控制的无人机软管式自主空中加油对接系统设计

3

作者 雷旭明 赵振军 +1 位作者 闫文辉 俞宗汉 《飞行力学》 北大核心 2025年第5期54-60,共7页

针对无人机软管式自主空中加油(AAR)直接对接的局限性,提出基于傅里叶函数拟合的预测控制对接系统。首先,通过傅里叶函数拟合识别锥套的摆动规律,预估出对接时刻的锥套位置信息。然后,根据预估的锥套与无人机受油插头的位置信息生成的... 针对无人机软管式自主空中加油(AAR)直接对接的局限性,提出基于傅里叶函数拟合的预测控制对接系统。首先,通过傅里叶函数拟合识别锥套的摆动规律,预估出对接时刻的锥套位置信息。然后,根据预估的锥套与无人机受油插头的位置信息生成的对接控制指令,从而控制无人机实现水平方向与纵轴方向的对接。最后,通过仿真验证无人机自主空中加油对接效果。仿真结果表明,傅里叶函数拟合预测方法简单可靠,在线、实时预测对接效果良好,具有实用价值。 展开更多

关键词 无人机 自主空中加油 预测控制 对接控制算法 神经网络

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自动空中加油技术研究进展与关键问题 被引量：62

4

作者 董新民 徐跃鉴 陈博 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2008年第6期1-5,共5页

自动空中加油是空中加油的高级实现形式,其应用可极大拓展无人驾驶飞行器的效能,近几年正成为国外航空领域新兴的研究内容之一。在分析自动空中加油特点的基础上,对现有的两种空中加油方式作了比较。根据国外有关自动空中加油研究的最... 自动空中加油是空中加油的高级实现形式,其应用可极大拓展无人驾驶飞行器的效能,近几年正成为国外航空领域新兴的研究内容之一。在分析自动空中加油特点的基础上,对现有的两种空中加油方式作了比较。根据国外有关自动空中加油研究的最新进展,从传感器选择、加油状态下的控制器设计、仿真与测试3方面详细论述了其基本原理与技术问题,指出了在研究自动空中加油技术时,所需解决的传感器精度、会合对接策略、协同操作、命令与通信、导航算法等关键技术问题。最后针对其研究现状与现有技术能力,指明了近期可初步开发利用并有望实现的技术。 展开更多

关键词 自动牵中加油 视常俜感系统 跟踪控制 相对导航 仿真

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“插头-锥管”式空中加油软管平衡拖曳位置计算 被引量：23

5

作者 胡孟权 聂鑫 王丽明 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2009年第5期22-26,共5页

空中加油软管运动规律的研究是分析战斗机空中加油时控制规律和验证飞机飞行品质的重要前提,加油软管平衡拖曳位置计算是研究空中加油软管运动规律的基础。利用机翼附着涡和自由涡模拟加油机尾流场对加油软管和锥套的影响,分别建立空中... 空中加油软管运动规律的研究是分析战斗机空中加油时控制规律和验证飞机飞行品质的重要前提,加油软管平衡拖曳位置计算是研究空中加油软管运动规律的基础。利用机翼附着涡和自由涡模拟加油机尾流场对加油软管和锥套的影响,分别建立空中加油软管流场模型、软管气动模型和稳定伞气动模型。将空中加油软管质点离散化,从软管、稳定伞空间受力平衡出发,推出了"插头-锥管"式空中加油软管空间平衡拖曳位置计算方法。利用此方法计算了不同飞行状态下空中加油软管平衡拖曳位置,并分析了空中加油软管平衡拖曳位置在不同飞行状态下的变化规律。计算结果与实际情况吻合,为研究空中加油软管运动规律奠定了基础。 展开更多

关键词 空中加油软管 插头-锥管 平衡拖曳位置

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空中加油对接过程软管-锥套动态特性 被引量：11

6

作者 王伟 刘喜藏 王鹏 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2013年第2期180-183,188,共5页

建立了加油软管-锥套系统的动态数学模型,并利用该模型进行空中加油对接过程模拟。在加油机尾流场中,根据牛顿运动定律,推导定长度软管-锥套系统的运动学方程和动力学方程;建立了变长度的软管-锥套模型来控制对接过程软管-锥套的稳定性... 建立了加油软管-锥套系统的动态数学模型,并利用该模型进行空中加油对接过程模拟。在加油机尾流场中,根据牛顿运动定律,推导定长度软管-锥套系统的运动学方程和动力学方程;建立了变长度的软管-锥套模型来控制对接过程软管-锥套的稳定性,对软管-锥套动态特性进行了分析。在Matlab/Simulink仿真平台下搭建模型,在不同的飞行条件下对模型进行数字仿真验证。仿真结果与国内外公开试飞数据相吻合,验证了模型的正确性。所建模型可用于有人机空中加油训练模拟和无人机自主空中加油仿真等。 展开更多

关键词 空中加油 软管-锥套建模 变长度 对接

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空中加油伸缩管装置控制系统研究 被引量：12

7

作者 蒋军昌 高亚奎 陈明 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2008年第1期87-91,共5页

论述了空中加油伸缩管控制系统的基本组成和工作原理,提出了控制系统设计中需要考虑的一些关键问题,进行了两种控制模态的控制律初步设计,并给出了关键技术问题的解决措施,最后进行了理论分析和仿真验证。仿真验证结果表明,所设计的控... 论述了空中加油伸缩管控制系统的基本组成和工作原理,提出了控制系统设计中需要考虑的一些关键问题,进行了两种控制模态的控制律初步设计,并给出了关键技术问题的解决措施,最后进行了理论分析和仿真验证。仿真验证结果表明,所设计的控制系统正确、有效,可为我国发展硬式空中加油机提供参考。 展开更多

关键词 空中加油 伸缩管装置 伸缩管控制系统

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硬式加油装置的凯恩法建模与仿真研究 被引量：4

8

作者 杨朝星 刘洋洋 陆宇平 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2014年第6期518-522,共5页

硬式加油装置是由加油机与伸缩管内外管构成的多体系统,为了得到更精确的系统模型,需要考虑加油机运动以及内管伸缩运动。将建模对象视为加油机、外管与内管构成的三刚体系统,建立了描述系统的坐标系,定义了广义坐标与广义速率,用凯恩... 硬式加油装置是由加油机与伸缩管内外管构成的多体系统,为了得到更精确的系统模型,需要考虑加油机运动以及内管伸缩运动。将建模对象视为加油机、外管与内管构成的三刚体系统,建立了描述系统的坐标系,定义了广义坐标与广义速率,用凯恩法推导得到系统的动力学模型。估算了作用于外管上的气动力,并假定了内管的运动规律,对系统进行了仿真研究。结果表明:建立的模型能够反映加油机与伸缩管的相互影响,以及内管伸缩对伸缩管姿态的影响。该方法能为系统仿真等应用提供较同类研究更为精确的动力学模型。 展开更多

关键词 空中加油 硬式加油 凯恩法 气动估算

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一种基于MPC的自主空中加油前向距离控制技术

9

作者 潘浩哲 刘鹏飞 《中国科技信息》 2025年第8期38-41,共4页

0背景。空中加油技术,是现代大国空中力量中的重要组成部分,能够倍增受油机的航程和续航时间,增大作战半径,突破传统军事力量的辐射范围,被认为是提高飞机作战效能的一个关键。自主空中加油,是指在人的指令、监控和(或)操作下,实现有人... 0背景。空中加油技术,是现代大国空中力量中的重要组成部分,能够倍增受油机的航程和续航时间,增大作战半径,突破传统军事力量的辐射范围,被认为是提高飞机作战效能的一个关键。自主空中加油,是指在人的指令、监控和(或)操作下,实现有人或无人驾驶飞机的加油功能的自动化。 展开更多

关键词 MPC技术 前向距离控制 有人或无人驾驶飞机

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先进布局飞机空中加油流场特性分析 被引量：3

10

作者 吕美茜 程存虎 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期231-233,共3页

针对先进布局飞机空中加油出现的问题,综合考虑加油机的加油区、加油机与受油机之间、吊舱锥套与受油机之间的流场特性,对先进布局飞机空中加油中遇到的流场进行了分析。通过理论分析和试飞验证,总结出一套切实可行的先进布局飞机空中... 针对先进布局飞机空中加油出现的问题,综合考虑加油机的加油区、加油机与受油机之间、吊舱锥套与受油机之间的流场特性,对先进布局飞机空中加油中遇到的流场进行了分析。通过理论分析和试飞验证,总结出一套切实可行的先进布局飞机空中对接加油试飞方法。 展开更多

关键词 先进布局飞机 流场特性 空中加油 分析

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加油软管释放过程中的动态特性研究 被引量：1

11

作者 蔡云鹏 王延祥 +2 位作者 王大勇 任斌 王宏伦 《战术导弹技术》 北大核心 2022年第6期54-62,共9页

加油软管释放是软式空中加油中必不可少的环节,为全面分析软管释放过程中的动态特性,基于有限元思想和多刚体动力学理论,在充分考虑气流扰动、加油机牵连运动、软管收放等因素的基础上,建立软管锥套组合体的运动模型,并在模型中将软管... 加油软管释放是软式空中加油中必不可少的环节,为全面分析软管释放过程中的动态特性,基于有限元思想和多刚体动力学理论,在充分考虑气流扰动、加油机牵连运动、软管收放等因素的基础上,建立软管锥套组合体的运动模型,并在模型中将软管等效成多根等长且长度可变的串联连杆。考虑到空中加油任务场景的多变性,分别对不同紊流强度、不同飞行高度、不同飞行速度、不同牵连点位置和不同释放速度剖面条件下软管释放过程中的动态特性进行数值仿真,并结合空气动力学、尾流效应和运动学理论对仿真结果进行了机理分析。结果表明,飞行高度和飞行速度的改变会对软管的摆动幅度和拉力产生较大的影响。特别地,当软管悬挂位置过于靠近翼尖时,由于受到的尾涡强度大幅增加,软管出现大范围的无规则摆动现象。 展开更多

关键词 空中加油 软管释放 动态特性 多刚体动力学 软管锥套组合体

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一类空中加油问题的优化研究 被引量：3

12

作者 贾明亮 郭继坤 贾建锋 《后勤工程学院学报》 2013年第2期91-96,共6页

以受油机在执行任务的往返航线上各加油一次这一特定情况为背景,以加油全过程油料消耗量与加油威胁代价为约束条件,首先建立了空中加油的油料消耗量模型和威胁代价模型;其次,对空中加油过程中油料消耗量和威胁代价赋予一定的权重,建立... 以受油机在执行任务的往返航线上各加油一次这一特定情况为背景,以加油全过程油料消耗量与加油威胁代价为约束条件,首先建立了空中加油的油料消耗量模型和威胁代价模型;其次,对空中加油过程中油料消耗量和威胁代价赋予一定的权重,建立了空中加油全过程数学模型,并以此为基础确定了空中加油的目标函数;最后,提出了空中加油全过程模型的求解方案。该研究为空中加油问题的优化提供了一个新的思路。 展开更多

关键词 空中加油 数学模型 仿真算法

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空中加油电驱动响应技术研究 被引量：2

13

作者 喻振华 周倩 李伟 《航空科学技术》 2016年第12期18-22,共5页

从空中加油响应能力需求入手,分析了国外典型加油设备软管响应驱动方案,提炼出加油设备响应能力的设计要点,建立软管驱动系统模型。通过对国外某加油设备的仿真分析,指出电驱动式传动系统在空中加油响应能力方面的巨大优越性,为国内空... 从空中加油响应能力需求入手,分析了国外典型加油设备软管响应驱动方案,提炼出加油设备响应能力的设计要点,建立软管驱动系统模型。通过对国外某加油设备的仿真分析,指出电驱动式传动系统在空中加油响应能力方面的巨大优越性,为国内空中加油系统设计研究工作提供参考。 展开更多

关键词 空中加油 传动系统 对接 响应能力 电驱动

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空中加油软管-锥套动力学建模及仿真 被引量：1

14

作者 张晓敏 邵翥 石佳雨 《科技创新与应用》 2020年第1期19-21,共3页

为研究空中加油过程中软管锥套的运动特性,采用有限元方法建立了软管锥套组合体的稳态数学模型;利用该稳态模型计算了某型加油机在不同飞行速度和不同软管长度情况下锥套的下沉量;加入加油机尾流速度模型,计算了尾流场对锥套位置的影响... 为研究空中加油过程中软管锥套的运动特性,采用有限元方法建立了软管锥套组合体的稳态数学模型;利用该稳态模型计算了某型加油机在不同飞行速度和不同软管长度情况下锥套的下沉量;加入加油机尾流速度模型,计算了尾流场对锥套位置的影响;在模拟器上验证了文章所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 空中加油 软管-锥套动力学 建模 仿真

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某型飞机加装空中受油状态改进电传系统研究 被引量：1

15

作者 曹永刚 赵鲁宁 李察 《飞机设计》 2008年第4期41-47,共7页

为满足未来战争需要,某型飞机根据空中加油对受油飞机的要求,对该型飞机电传操纵系统进行了加装设计。仿真结果表明,经过重新设计的电传操纵系统,在空中加油状态下,飞机稳定性增加,并且能在规定范围内稳定地改变和保持姿态角,从而跟踪... 为满足未来战争需要,某型飞机根据空中加油对受油飞机的要求,对该型飞机电传操纵系统进行了加装设计。仿真结果表明,经过重新设计的电传操纵系统,在空中加油状态下,飞机稳定性增加,并且能在规定范围内稳定地改变和保持姿态角,从而跟踪加油机的姿态变化。本文提出了依靠三维大气紊流场的方法,建立了空中加油状态下飞机动力学模型。设计出了加装空中受油后的控制规律,得到了受油状态下的仿真结果,对电传操纵系统加装空中受油技术实现进行了展望。 展开更多

关键词 空中受油 电传操纵系统 三维大气紊流场

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空中受油装置降噪研究 被引量：5

16

作者 罗乖林 王宇 王晋军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期95-98,共4页

为解决某型飞机加装固定式受油装置后引起的座舱噪声过大问题 ,通过空测摸清了飞行中噪声的变化规律 ,借助风洞试验等手段研究确定了噪声产生的机理 ,在此基础上提出了降噪改进措施 ,对受油管进行了修形改进设计 .

关键词 空中受油装置 战斗机 噪声控制 流场校测试验 受油管

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软式空中加油主动增稳锥套控制研究 被引量：2

17

作者 李飞 朱喆 +2 位作者 黄江涛 王春阳 刘刚 《航空工程进展》 CSCD 2024年第6期255-267,共13页

软式空中加油中,由于软管本身为柔性体,在加油机尾流、阵风和大气紊流等复杂风场扰动下,存在飘摆现象,严重影响空中加油对接成功率。针对加油机尾流场建模、尾流风场扰动影响研究过程中存在精度和实时性要求较高的特点,采用神经网络与CF... 软式空中加油中,由于软管本身为柔性体,在加油机尾流、阵风和大气紊流等复杂风场扰动下,存在飘摆现象,严重影响空中加油对接成功率。针对加油机尾流场建模、尾流风场扰动影响研究过程中存在精度和实时性要求较高的特点,采用神经网络与CFD计算相结合的方法,依据高精度CFD方法生成流场数据信息,利用BP神经网络训练风场坐标参数和速度参数的映射关系,建立加油机尾流风场模型;针对锥套飘摆抑制控制方法存在抗干扰能力差、对模型依赖性较强、工程实现难度较大等问题,采用模糊PD控制方法,实现复杂风场干扰下翼舵式主动增稳锥套的飘摆抑制。结果表明:Y、Z方向平均飘摆幅度分别降低86.49%、79.04%,Y、Z方向平均速度强度分别降低72.98%、65.29%,有效抑制了锥套飘摆幅度。 展开更多

关键词 软式空中加油 神经网络 加油机尾流 增稳锥套 模糊PD

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直升机野战油料保障模拟优化研究 被引量：2

18

作者 周麟璋 李横 +2 位作者 雍歧东 林世岗 张春明 《后勤工程学院学报》 2012年第2期52-57,共6页

野战条件下，场站通常在前沿阵地开设野战直升机场实施伴随保障，其中油料保障主要采取飞机加油车先对直升机实施加油，后到野战机场油库领取油料这一方式进行。若将野战直升机场油料保障作为一个系统来研究，要实现适时、适量的油料保... 野战条件下，场站通常在前沿阵地开设野战直升机场实施伴随保障，其中油料保障主要采取飞机加油车先对直升机实施加油，后到野战机场油库领取油料这一方式进行。若将野战直升机场油料保障作为一个系统来研究，要实现适时、适量的油料保障，确定合适的飞机加油车及野战机场油库发油鹤位数量是一个关键问题。利用GPSSW语言对这一问题进行模拟，得出模拟结果并进行统计分析，经反复模拟和参数比较得到适合的参数，为部队保障提供依据。 展开更多

关键词 直升机 飞机加油车 野战机场油库 GPSSW

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考虑气动干扰下的可控锥套建模和软管锥套系统仿真 被引量：1

19

作者 梁梓峰 邹贵云 刘学强 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第3期325-343,共19页

开发了一个具有4个控制面的主动控制软管锥套的动态模型,以减轻头波效应和紊流在对接阶段对空气动力干扰。使用数值模拟计算了软管锥套的空气动力特性,并使用线性和多项式函数进行简化。利用空气动力模型设计了一个线性二次调节器(Linea... 开发了一个具有4个控制面的主动控制软管锥套的动态模型,以减轻头波效应和紊流在对接阶段对空气动力干扰。使用数值模拟计算了软管锥套的空气动力特性,并使用线性和多项式函数进行简化。利用空气动力模型设计了一个线性二次调节器(Linear quadratic regulator,LQR)控制器。使用MATLAB/Simulink构建了一个软管锥套模型,并验证了主动控制软管锥套在减少干扰效应方面的效力。还使用静态模型研究了控制面偏转角对软管悬挂曲线的影响。数值模拟结果表明,主动控制软管锥套降低了头波效应和紊流的干扰影响,提高了软管锥套系统的稳定性和空中加油的成功率。 展开更多

关键词 主动增稳锥套 软式空中加油 计算流体力学 气动干扰 LQR控制器

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硬式空中加油装置动力学建模与仿真 被引量：2

20

作者 张珊珊 唐瑞琳 高亚奎 《航空科学技术》 2015年第12期11-15,共5页

以硬式空中加油装置为对象,结合动量矩定理研究了能够反映硬式空中加油装置"伸缩管-加油机"之间的动力学关系,建立质心质量变化的伸缩管数学模型,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明,建立的动力学模型能够描述伸缩管自身的... 以硬式空中加油装置为对象,结合动量矩定理研究了能够反映硬式空中加油装置"伸缩管-加油机"之间的动力学关系,建立质心质量变化的伸缩管数学模型,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明,建立的动力学模型能够描述伸缩管自身的耦合特性、内管伸缩对系统的影响,以及伸缩管和加油机之间的相互作用。 展开更多

关键词 硬式空中加油 建模与仿真 动量矩 伸缩管

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