西安市飞行器智能认知与控制重点实验室

发布日期:2025年06月18日      点击:次  |   审核:宋文静

西安市飞行器智能认知与控制重点实验室由西工大与西安爱生无人机技术有限公司联合共建,围绕航空器在复杂环境下的认知能力减弱及控制复杂等难题,服务西安市航空工业的发展需求,着力开展飞行器/飞行器集群环境智能认知与综合控制技术,依托一级学科航空宇航科学与技术,设立航空器智能感知与融合认知、协同决策与综合控制、综合测试及验证评估等研究方向。由李霓教授担任实验室主任,陈军副教授、吴建军研究员担任副主任,试飞院总体所所长侯玉宏担任实验室学术委员会主任。实验室现有正高级职称5人,国家级青年人才2名,博士生导师6人、硕士生导师13人。

未来实验室继续以国家航空强国战略为导向,着眼飞行器智能认知与控制技术开发,致力于在复杂飞行环境下,解决自主定位导航、建图、认知、决策、控制一体化技术等方面的科学和技术问题,培养基础扎实、有国际化视野的研究/应用型高层次创新人才,为西安市航空航天产业提供理论技术支撑。

(1)数据采集系统,重点面向无人系统平台的机械结构设计与性能测试需求,解决多源物理量在静动态环境下的精准测试问题。系统支撑飞行链路、结构响应、故障诊断等关键过程的量测,提升实验过程的可追溯性与模型验证的精度。具备良好的通用性与稳定性,能够为各类实验测试与系统集成验证提供高质量、可重复的数据支撑,保障研究过程的准确性与可靠性。

主要仪器设备情况:

系统配备多类型多通道数据采集模块,支持电压、电流、应变、位移、加速度等多物理量的高精度采集与记录,适用于复杂任务场景下的全过程信号获取与系统响应分析。搭载高精度电阻测量装置与应变信号放大器,可实现微小电信号的稳定放大与识别,用于高灵敏度结构监测与实验测量。集成精密位移测试设备,满足微位移、高分辨率测量需求。整体系统具备良好的扩展性与兼容性,可灵活适配多种传感器与测试需求,为无人系统的运行状态分析、结构响应评估及控制算法验证提供准确、可靠的实验数据支持。

数据采集系统

(2)机载感知与计算系统,面向无人系统在复杂环境中任务执行过程中的环境感知、状态理解与智能响应等核心需求,解决多源感知数据融合处理、实时计算与边缘决策能力不足的问题。系统支持对动态环境中的关键目标、障碍物与路径要素进行精准感知与快速识别,实现本地计算驱动下的飞行控制、自主导航与任务执行。作为面向空地协同、自主飞行、路径优化等任务场景的重要感知支撑平台,该系统显著提升无人系统的环境适应能力、自主任务能力与边缘智能水平。

主要仪器设备情况:

系统集成高性能边缘计算单元,具备复杂环境下图像处理、传感器融合与实时控制算法的本地计算能力,支持多类型感知与任务数据的高速处理与响应。搭载多模态传感组件,包括视觉相机、激光测距设备与任务载荷,能够完成目标识别、障碍感知与环境建图等操作。配合高可靠的遥控与通信终端,可实现任务执行过程中的状态监控、信息交互与远程操控,为系统运行提供稳定高效的感知与计算支撑。

机载感知与计算系统

(3)机电伺服作动系统综合试验平台,面向高性能机电伺服作动系统在复杂工况下的性能评估与可靠性验证,解决关键执行部件在动态负载、非线性特性及高精度控制等应用条件下的建模、测试与分析问题。平台支持作动系统的动态响应、稳态精度、控制滞后及载荷适应性等多维性能指标的测试验证,提升控制系统的建模精度与实用性。作为开展先进作动机构性能分析、控制策略验证及工程应用适配的重要基础,平台为高可靠控制系统研发提供了强有力的实验支撑。

主要仪器设备情况:

平台配备高精度作动系统测试台,支持对位移、速度与输出力等关键性能指标的精确测量,适用于直线型与旋转型伺服作动系统的综合测试与标定。配置非线性特性试验装置,可模拟摩擦、间隙、死区等真实工况下的作动行为,用于系统辨识与控制算法验证。具备液压加载平台,可实现典型负载条件下的闭环加载与响应测试,支持多种作动系统的动态加载实验。平台还集成部分标准化机电作动产品与控制单元,适用于构建多种测试场景与模块化实验结构,为作动系统性能研究与应用评估提供全面支撑。

机电伺服作动系统综合试验平台

(4)三屏全仪表飞行模拟平台,面向飞行控制系统验证、任务流程训练与人机交互研究等应用需求,解决真实飞行条件下训练成本高、测试风险大及场景不可控等问题。平台融合大视野三屏显示系统与高保真座舱控制界面,能够真实还原飞行操作流程与任务执行环境,为飞行状态感知、操控响应与多源信息融合提供可视化、可交互的实验环境。作为飞行控制算法、任务规划流程与飞行员操作逻辑验证的重要工具,该平台显著提升了飞行相关研究的可验证性、可重现性与安全性。

主要仪器设备情况:

平台配备高保真飞行模拟座舱,集成操纵杆、油门杆、方向舵踏板等标准飞行控制组件,支持多轴控制输入与操作反馈。搭建大视野三联屏显示系统,可实现飞行任务中的环境视觉重建与动态场景推演,具备沉浸式三维可视效果。配套多功能仪表显示界面,集成高度、速度、姿态、航迹等飞行参数,支持不同工况下的飞行状态监控与操作交互。平台具备良好的软件开放性与系统拓展性,可用于飞行控制算法测试、任务流程验证与飞行人员操作行为分析等多类应用场景。

三屏全仪表飞行模拟平台

(5)空地协同系统研究平台,重点支撑无人系统在空地一体任务中的协同规划、集群控制、路径优化与避障、自主导航与感知融合、多智能体博弈决策等前沿研究。平台致力于提升多源异构无人系统(如无人机、无人车等)在复杂环境下的协同作战与自主智能能力,构建具备实时感知、快速响应与智能决策能力的空地协同系统。

主要仪器设备情况:

实验室配备多种类型的四旋翼与固定翼无人机系统,支持自主飞行、路径规划与目标识别等多场景飞行实验,并建有无人机群控制系统,可开展多机编队、任务分配与空地协同实验。平台同时配备多类型地面无人车,具备自主导航、智能避障与多车协同控制能力,支持典型任务场景下的实验研究,并可与空中平台联合运行。配备无人机、无人车等标准化飞行与地面实验平台,支持系统建模、算法开发与闭环测试。实验室还建设有高性能工作站集群与多屏指挥调度终端,支撑多无人系统的协同仿真、路径规划、数据处理与可视化展示,为空地系统集成与任务推演提供全流程支持。

空地协同系统研究平台

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