四旋翼飞行器自主循迹取物运输系统的研究

为实现无人机在运输方面的自动化和信息化,设计并实现一种能自主循迹、取物并运输至目标点的四旋翼飞行器。通过对四旋翼飞行器飞行控制原理的分析,使用超声波传感器获取飞行器实时高度,利用计算机图像处理技术实时判断飞行器位置,并用PID( Proportion-Integral-Derivative) 控制器控制飞行器的飞行高度和自身姿态,实现了四旋翼飞行器的自主循迹飞行和物体识别,以及驱动机械手完成对目标物体的抓取与投放。测试结果表明,飞行器可在1 m 高度上以20 cm/s 的速度沿预设轨迹自主循迹飞行,能在50 s 内识别与抓取底面半径为4 cm、高度为8 cm 的圆柱形物体,并投放在以目标点为圆心半径为25 cm 的范围内,达到了预期效果。     

消费级无人机掘金细分市场

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,简称UAV),是利用无线电遥控设备和自主程序控制装置操纵的不载人的飞机.无人机按照用途可分为消费级无人机、行业应用无人机和军用无人机.消费级无人机特指无人机产品中面向个人消费者,主要用于娱乐与航拍功能的飞行器,素有"飞行的照相机"之称,一般为四轴或者六轴的多旋翼机型,主要由飞行控制系统、动力系统、通信系统、云台及拍摄设备、地面控制站(遥控器、平板电脑、手机等)以及机身等系统机构组成,可实现自主飞行和半自主飞行,即能够按照控制算法完成一键起飞/降落、一键返航、定点悬停、指点飞行、360°全景拍摄、路线规划等功能.     

基于视觉的四旋翼飞行器稳定飞行控制

针对室内四旋翼搭载的常规惯性测量单元采集的速度具有很大误差, 在实际飞行过程中无法定点悬停的问题, 搭建了一套基于视觉的小型室内四旋翼飞行器, 应用串级比例、积分、微分控制算法(PID: Proportion Integral Differential)控制飞行器。实验结果显示, 此方法有效解决了室内或密闭环境下四旋翼在悬停飞行过程中水平漂移的问题, 能使四旋翼飞行器在室内的环境下平稳飞行。     

基于视觉的小型垂直起降UAV降落引导技术

为了使小型无人飞行器在执行任务过程中进行全程自动飞行,提出一种基于快速地面定位目标识别,与多目标尺寸视觉测量,使用Intel公司的开源图像处理库OpenCV进行高速实时图像处理,获取飞行器相对高度等信息以辅助引导小型无人飞行器自动降落的方法.     

基于视觉的四旋翼飞行器智能识别规划方法研究

针对四旋翼飞行器系统中图像识别与航迹规划问题,提出了一种基于视觉的智能识别规划方法,并搭建了基于Linux嵌入式控制的飞行实验平台.在控制过程中,搭载云台相机并结合OpenCV库函数对相机捕捉到的画面进行实时图像处理,实现无人机的目标识别与定位;通过改进遗传算法对无人机飞行路径进行合理规划,使其完成从起点到终点并途经所有中间点而路径最合理的任务;结合Guidance视觉传感导航系统中的超声波数据,利用获取的近地面高度信息实现飞行器精确定位.最后,通过实验验证了该方法的有效性.     

单人飞行器再次升温

据英《新科学家》２０００年８月２６日报道 :加利福尼亚圣克拉拉“黄金时代”喷气式发动机公司研制了一种称为ＳｏｌｏＴｒｅｋ（意思是单独行军）的单人飞行器。这种飞行器可以每小时１２０公里的速度飞行 ,只用一只汽油箱就能飞行２５０公里。飞行器可以用两台有保护外壳的螺旋桨进行垂直起飞和降落 ,飞行员直立在飞行器中通过手动控制和移动身体重心就可控制飞行状态。两台螺旋桨既提供升力 ,也能提供推进力。一旦飞行器起飞 ,飞行员就能使螺旋桨作俯仰运动 ,使飞行器向前飞行。美国航空航天局对这种飞行器很感兴趣 ,正在为这一项目提供…     

基于视频图像的微型飞行器飞行高度提取方法

微型飞行器飞行高度是其自主飞行的重要参数之一。为了准确快速地获取微型飞行器的飞行高度参数,提出了一种利用视频图像获取微型飞行器飞行高度的鲁棒性算法。算法利用图像处理、图像分析的方法,结合光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式。这种基于视频图像提取微型飞行器飞行高度的方法具有很好的实时性和对恶劣环境的适应能力。在主频为750Hz的地面站上,其工作频率可以达到12Hz。飞行实验表明,这种基于视频图像的飞行高度提取算法最大误差不超过10m,这一精度满足飞行器平稳飞行的需要。     

简易室内定高四旋翼飞行器设计

本文设计一款可在低空区间(对地高度0.3~5 m)保持指定高度飞行的简易四旋翼飞行器。控制器采用STM32F103RCT6单片机,通过惯性测量单元集成的数字传感器MPU6050和超声波测距模块分别测量得到飞行器的姿态角信息和飞行器对地高度,从而实现近地定高飞行目的。该四旋翼飞行器体积小、飞行灵活、有一定的运载能力,且成本低廉易于实现,该设计为室内等狭小空间的探测提供了理想平台。     

基于光流传感器的四旋翼飞行器设计

采用Texas Instruments公司的TM4C123GH6PM单片机作为四旋翼飞行控制系统和光流数据处理的核心单元,将九轴传感器MPU9250的陀螺仪、加速度计和磁力计经姿态解算后的角度数据作为飞行控制系统的飞行姿态反馈,超声波传感器所测量的高度数据作为飞行高度反馈,优象光流传感器所输出的位置数据作为位置反馈,设计了一款新型四旋翼飞行器.实验结果表明,该四旋翼飞行器自主导航系统可以实现室内自稳、定高和定点飞行功能.     

基于模糊控制的无人机集群视觉着降

在基于视觉导航的自主着降过程中,旋翼无人机受到自身机械振动和复合风场环境等因素的干扰,降落精度低、速度慢,影响集群回收的安全性。针对这一问题,提出一种基于模糊控制和视觉导航的集群自主着降算法。首先无人机集群飞至降落区域后,无人机通过目标检测算法找到自身对应的降落标识,再利用像素距离解算出无人机与对应降落标识间的实际水平距离,然后通过模糊化、模糊推理、去模糊化得到无人机精准对准降落点的控制指令,最终实现集群精准着降。仿真实验与实际飞行实验结果表明,该算法具有更高的鲁棒性,可有效提升无人机集群着降的速度。     

基于ROS的自主多旋翼飞行器视觉导航系统

 针对在GPS信号缺失的环境下多旋翼飞行器的定位和自主飞行问题,构建了一个基于视觉导航的多旋翼无人飞行器控制系统。采用目前流行的pixhawk飞行控制模块和单目视觉定位算法,基于机器人操作系统（ROS）构建了通信网络系统,并选用一个低功耗的机载主控计算机实时地在板运行该系统。测试结果表明,搭建的无人飞行器平台能实现较精确的视觉定位和自主飞行。     

编者按

在基于视觉导航的自主着降过程中,旋翼无人机受到自身机械振动和复合风场环境等因素的干扰,降落精度低、速度慢,影响集群回收的安全性.针对这一问题,提出一种基于模糊控制和视觉导航的集群自主着降算法.首先无人机集群飞至降落区域后,无人机通过目标检测算法找到自身对应的降落标识,再利用像素距离解算出无人机与对应降落标识间的实际水平距离,然后通过模糊化、模糊推理、去模糊化得到无人机精准对准降落点的控制指令,最终实现集群精准着降.仿真实验与实际飞行实验结果表明,该算法具有更高的鲁棒性,可有效提升无人机集群着降的速度.     

自由飞行的“智能”飞机

今后十年,随着空中运输量的倍增,空中交通控制系统(ATC)所受的压力将越来越大,人们将迫切需要研制能够自由飞往世界各地的“智能”飞机。 现在,为了避免空中事故的发生,飞机飞行必须遵守严格的规章制度。它规定了飞机飞行的航线、飞行速度、飞机间的距离。而21世纪的飞行器将在全新的空中交通管理概念下飞行,那就是“自由飞行”,从起飞到降落,整个飞行将由轨道控制。采用双重的军用导航系统——美国全球定位系统(GPS)     

前视红外视觉导航定点修正导航区选取方法

针对飞行器前视红外视觉导航技术中导航区选取问题, 提出了一种实用的定点修正导航区选取方法。 结合导航任务, 通过对红外与可见光图像共性特征的分析, 以独立像元素、 边缘密度、 图像自匹配系数为分类指标, 设计了一种有效的导航区选取分级搜索方法, 给出了方法的基本原理、 实现步骤及流程图。 同时给出一种实用的匹配仿真验证方法, 并通过大量仿真实验验证了该方法的有效性。     

美国“超级X”飞行器揭秘

速度高达15倍音速计划投入7亿美元据美国《太空即时新闻》报道,美国航空航天局(NASA)目前正在与其他研究机构共同开发极超音速飞行器“超级X”,速度是音速的10～15倍,计划20年内使之成为现实。据报道,这种新型飞行工具将为国际旅行、商务和太空旅行带来无限前景从美国的机场起飞,在不到2小时内就能降落在世界上任何一个机场;或是从地面机场起飞,到国际空间站上游览一番再迅速返回地面。这些通常要花上几天或数周时间的旅行,将由于科技的发展而大大缩短。     

金鱼视觉系统内中、高分子量神经丝免疫组织化学定位

RT97是一种特异性识别中、高分子量神经丝蛋白抗原簇的抗体.采用组织化学技术对金鱼(Carassiusauratus)视觉系统内RT97识别神经丝的表达分布进行了观察.结果表明,RT97在金鱼视网膜、视神经和视顶盖中均有阳性反应:①在视网膜内视纤维层、内网层、内核层的水平细胞、光感受器的外节有RT97阳性反应;②在视乳突部和视神经有少量生长纤维为RT97阳性;③在视顶盖中RT97阳性反应集中在顶盖的边缘层(SM),同时观察到有RT97阳性纤维从中央纵突区(TL)通过顶盖腹面延伸至顶盖边缘区.实验结果提示,RT97不仅可作为金鱼视觉系统视觉生长纤维的一种标记蛋白,同时在视顶盖由RT97识别的蛋白也可能是一种吸引视觉纤维生长的靶蛋白.     

科技惠民生 "恶魔"变"天使"——淮南煤炭化工研究所生物柴油项目助推地沟油"飞天"

<正>2015年3月21日,一架加注了中国石化1号生物航空煤油的海南航空波音737-800型客机,搭载156名乘客和8名机组人员从上海虹桥机场起飞,经过两个半小时的飞行后,平稳降落在北京首都国际机场。此行标志着生物航空煤油首次商业载客飞行取得圆满成功,也标志着中国成为继美国等国之后,第4个拥有生物航空煤油自主研发生产技术并成功商业化的国家。这个航班使用的正是以     

“复杂空域环境下多飞行器协同机动理论与方法”2013年度报告

在多飞行器航迹动态协同规划方法方面,已经初步完成飞行器自主控制与机动调控飞行演示系统和微型无人旋翼飞行器(直升机、四旋翼)的实验平台。在环境和飞行轨迹给定的条件下,该系统可以演示多飞行器的航迹规划效果。在此基础上提出了一些约束条件下多飞行器航迹动态协同规划方法,以满足低空复杂飞行的需求     

基于多台飞行时间相机的建图与结构语义的三维库位检测

提出一种基于多台飞行时间(ToF)相机的建图与结构语义的三维库位检测方法.利用多台ToF相机进行联合观测,采用视觉里程计对局部停车场场景进行建图,并通过对停车场墙面、顶面、地面和障碍物结构语义信息的聚类和分割,实现对三维停车库位的实时检测.结果表明:该方法在有效探测范围内库位检出率为94.83%,库位宽度识别精度为14.4 cm,高度识别精度为12.4 cm.     

基于组合导航与EKPF飞行器的地形边界与面积估计

提出了一种使用四旋翼飞行器作为测量平台的地形边界与面积估计算法.该算法采用紧耦合闭环组合导航系统(捷联惯性导航系统与全球卫星定位系统)获取待测地形边界点的定位数据,分别使用Pauta准则与扩展卡尔曼粒子滤波方法剔除异常数据与处理定位数据.算法在得到的最终定位数据的基础上,估算待测地形与面积.飞行器使用前视和下视摄像头确定飞行方向和选择边界点.使用该算法可以实现不规则的凸多边形、凹多边形和弧段等地形的精确估计,估计误差可以在±1.2%以内.实际飞行实验结果验证了该算法的可行性和准确性.