无人机航测技术的应用实践及可行性分析

以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线索,介绍了甘肃煤田地质局综合普查队在无人机航测技术方面的发展。提高无人机航测技术的关键在于航摄技术的提高,无人机航测技术是大飞机航测的有益补充,在灾害应急等方面尤其是无可替代的优越性,但在航测地形图(DLG)尤其是大比例尺地形图生产方面还存在一些问题。就此问题进行了深入的分析与探讨。     

无人机航测在矿山地形图测绘中的试验与分析

简要介绍了无人机的发展情况,分析影响无人机航测精度的因素,结合矿山地形图测绘实例,阐述了无人机航测数字化成图的作业流程。采用GPS测量方法和无人机航测方法,分析无人机在不同航高情况下航测成果的平面精度和高程精度。结果表明,低空无人机航测可以满足1∶2000矿山地形图测绘的要求,并可生成DLG、DSM、DOM产品,解决了矿山测量难度大的问题。     

无人机航测在土地整治项目工程量复核中应用探索

土地整治项目工程量复核工作是对土地整治项目完成工程的数量和质量进行全面复核的一系列活动,是对土地整治项目建设完成情况的真实反映。针对土地整治工程量复核常规方法劳动强度大,工作效率低,文章通过对某项目区工程量复核采用无人机航测的应用实践,认为无人机航测在土地整治项目工程量复核有广泛的应用前景。     

变距旋翼无人机前飞气动性能分析与研究

新型旋翼气囊复合动力无人飞行器主要原理是借助四旋翼与空气静升力提供升力;在该无人机总体设计方案的基础上,对应用变距旋翼技术进行前飞驱动时的气动性能展开分析研究。对变距旋翼模型采用标准κ-ε湍流模型、RNG模式和主导漩涡流模式;并通过数值模拟研究不同转速、桨距角在前飞状态下的气动特性。同时在地面风洞试验台对在前飞状态下模型旋翼进行了试验研究;并且试验结果与计算结果基本吻合。得出该无人机在巡航状态下,螺旋桨转速在4 000 r/min,桨距角14°具有最佳的螺旋桨效率。为新型旋翼气囊无人飞行器的整体优化以及工程应用提供了参考依据。     

基于航测的石家庄1∶2000地形数据生产及入库研究

本文以石家庄1∶2000数字化地形图成图及数据入库项目为背景,分析了全数字化航空摄影测量一体化成图方法及数据入库的流程,全文是笔者项目实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。     

CIPS空三加密技术与应用

数字摄影测量中获取高精度的数字产品主要取决于对原始影像的空三加密这道工序,这意味着空三加密的精度直接关系着后期数字线划图、数字正射影像等产品的质量.以某地区的DMC影像数据为例,在分析了CIPS系统的空三加密关键技术的基础上,采用CIPS空三解算的相关问题做了实验研究.对于其中质量较差的影像数据,在实验中采用了分组试验刺点的方法.对比试验得到的空三加密成果,找到了一项有效的处理方法既隔片刺同名点的方法.通过该处理方法可以得到符合期望的空三成果,达到数据生产精度的要求.     

基于阶次分析的无人机挂飞振动正弦分量幅值准确提取技术

传统的快速傅里叶变换分析装备在变转速工况下的振动信号出现"频率模糊"现象,针对此问题提出一种无键相阶次分析方法。首先通过控制系统或其它途径预估转速变化范围,确定窄带滤波频带;然后对信号进行窄带滤波;之后利用Hilbert变换计算滤波后信号的瞬时频率;最后根据瞬时频率对信号进行重采样得到角度域平稳信号,对角度域信号傅里叶变换得到阶次谱。通过信号仿真验证了该阶次分析方法有效、准确,并应用到装备在无人机的挂飞振动信号分析中,用于准确提取变转速工况下振动信号中正弦分量的幅值,为准确制定装备的振动环境试验条件奠定基础。该方法是对阶次分析方法的有效补充,对于相似装备的动力学环境试验条件制定也具有参考和借鉴价值。     

智慧城市建设中无人机倾斜摄影测量技术的应用分析

智慧城市建设具有很强的复杂性,对城市测量数据的精度有严格要求,传统测量技术效率低,测量数据准确性不足,难以满足智慧城市建筑的需求。而无人机倾斜摄影测量技术是一种新型的测量技术,将其应用到智慧城市建设中,可提供更加全面、真实、有效的城市信息数据,再利用BIM软件或者其他软件系统,就能建立起三维立体化的智慧城市建设模型,为建设智慧城市提供必要的数据支持和参考,对促进城市发展,合理规划布局等方面都有非常重要的作用,值得大范围推广应用。     

基于无人机倾斜摄影测量的矿产储量动态监测

以广西区内两处露天矿区作为研究区域进行矿产资源储量监测,探讨低空无人机倾斜摄影测量技术在矿产储量监测方面的应用,为矿产资源有效地保护与开发利用提供科学的数据支撑。基于ArcGIS和Context Capture两款软件,详细阐述了利用ArcGIS提取高程点进行数字地面模型(digital terrain model, DTM)法矿区动用储量计算和基于Context Capture软件进行矿产储量计算的两种方法,并运用新兴技术与传统成熟技术结合的方法,实现对露天矿区的储量监测,最后在检验产品精度符合规范要求的情况下,完成两种方法的精度比较。实验结果表明：采用两种不同方法对两处矿区进行矿产资源储量监测,其误差百分比分别为6.17%、0.05%,相对误差均满足规范要求;无人机倾斜摄影技术可用于矿产资源储量的动态监测,该技术在简化作业流程的基础上,可以低成本、快速、动态地实现矿区动用储量的监测,为有关部门的管理和矿产资源的开发利用提供科学的数据支撑。     

无人机倾斜摄影测量构建悬索桥三维模型与病害检测——以邵阳市桂花大桥为例

为解决大型桥梁病害检测工作存在检测难度大、效率低的问题。以邵阳市桂花悬索大桥为实验对象,利用无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)搭载单镜头相机,按照“井字飞行”和“环绕飞行”两种航线飞行模式进行倾斜摄影测量构建悬索桥三维实景模型。利用三维模型测绘软件EPS测量悬索桥特征点几何要素,进行悬索桥构件几何参数和病害的检测。实验结果表明：利用无人机倾斜摄影测量构建的三维实景模型纹理清晰,外观效果较好,还原了桥梁的真实形态。利用全站仪实测数据进行精度验证,“井字飞行”和“环绕飞行”两种模式构建的三维模型均具有较高的几何精度。“环绕飞行”模式相对于“井字飞行”模式在作业效率、影像数据量等方面具有明显优势。基于无人机倾斜摄影测量构建的桥梁三维实景模型能发现和定位显著的病害,可为其他工程应用提供借鉴和参考。     

具有周期性双层优化结构的无人机集群航路规划模型

 针对多种威胁条件下的无人机集群航路规划问题,提出了集群控制方法和周期性双层优化算法。以定点抵达任务为背景,将d-范数、冲击函数与反曲函数结合起来,构建了能够实现雷诺兹准则的集群动态控制模型,并采用设计出的周期性双层优化算法求解中心无人机的航路规划问题。通过仿真算例,验证了该模型的实效性和优化算法的可行性,与遗传算法-人工势场混合算法相比,周期性双层优化算法求解效率更高且优化效果更好。     

无人机快速航迹规划算法

基于快速搜索树提出了一种快速高效同时具有鲁棒性的航迹规划算法.该算法主要包括3部分:选择采样点、搜索扩展树上距采样点最近的节点和扩展节点.首先产生采样点,以一定概率选取目标点作为采样点来提高航迹的质量和规划速度;然后找出搜索树上距采样点最近的节点;最后扩展节点,扩展节点时把航迹约束条件结合到节点扩展过程中,保证了航迹的可行性.这个过程不断迭代,直到找到目标点.仿真结果显示本方法能快速找到近似最优解并且对规划环境有一定的鲁棒性.     

控制点布设对无人机遥感精度的影响

无人机遥感以其高精度、高效率、低成本的优势正在被应用于越来越多的领域。与此同时,如何提高无人机遥感的精度正成为关注的热点。以2016年10月在北京市密云区威克铁矿进行的一次无人机飞行为基础,选取了飞行范围内的28个控制点以及90个验证点进行测量;将控制点编号分组,选用不同数量的控制点生成11幅DEM图像。提取出每一幅DEM图像上验证点所在坐标的高程值与实测值进行比较。最后得出结论:控制点对于无人机遥感影像的精度存在影响;但并不是控制点数目越多,精度越高。较好地探究了无人机遥感外业控制点的布设需求。     

基于弹道下降方式的无人机风险评估与航路规划

针对无人机系统失效后对地面人员及财产安全的威胁,提出了一种基于弹道下降方式下的无人机风险评估及航路规划方法。分析了无人机失效后的下降特点及规律,采用栅格法划分空域环境,以地面不同属性构建低空空域环境风险评估模型。结合无人机飞行的风险值、路径长度和空域情况,建立了多目标、多约束的无人机飞行航路规划模型。利用改进蚁群算法进行求解：优化转移概率,避免蚂蚁陷入死区间和减少盲目搜索;对信息素的更新进行改进,调整自适应系数增强最优路径的信息素浓度,提高算法收敛速度与稳定性。相比传统蚁群算法的路径规划,运行时间缩短6.7%、最优路径风险值降低41.45%、整体性能提高18.0%。仿真结果表明：本文模型及改进算法可以在提高路径安全性的前提下,缩短规划路径生成时间且保障运行的经济性。     

基于自适应多态融合蚁群算法的无人机航迹规划

为解决传统航迹规划最短路径算法易陷入局部最优及复杂地形情况下的无人机航迹规划问题,提出了一种基于自适应多态融合蚁群算法的航迹规划方法。通过对航迹规划问题进行描述,建立数学模型,将自适应和蚁群算法相结合,与多态蚁群形成了全局、局部并行搜索模式,以提高算法寻找全局最优值的能力;提出自适应并行策略和自适应信息更新策略,以提升其全局搜寻能力。仿真结果表明,自适应多态融合蚁群算法较传统蚁群算法和多态蚁群算法具备更好的性能,能有效地提高搜索路径的长度和收敛速度,从而避免在求解过程中陷入局部最优,因此在求解最优航迹规划问题上有很好的应用前景。     

多无人机编队控制轨迹的凸优化设计

将多无人机编队控制优化模型分解为优化层和协调层,从而将多无人机编队控制轨迹的设计转化为优化层和协调层的优化设计。首先在共有的辅助决策变量汇合点的前提下,对优化层采用对偶理论将约束问题转化为无约束问题,进而利用最优必要条件求解最优的控制输入信号值。对协调层关于辅助变量汇合点的设计,可采用凸算法中的梯度投影策略,并分析该梯度投影算法的收敛性。最后用仿真算例验证该方法的有效性。     

基于多变量控制理论的无人机横侧向通道设计

无人机控制系统随其功能的增加而日益复杂,控制变量也随之增多;大的机动性能导致通道间的耦合增强,采用经典单变量控制的设计方法不能满足多变量控制系统性能的需要。多变量控制技术为复杂控制律的设计提供一个有效的手段。基于线性多变量控制理论对无人机横侧向通道进行设计,实现对制导指令的跟踪并对其进行解耦,并对所设计的控制系统进行鲁棒性分析。仿真结果表明基于多变量控制理论所设计的系统具有良好的跟踪能力和较强的鲁棒性能。     

六旋翼植保无人机模糊自适应PID控制

六旋翼植保无人机在作业过程中自身载荷变化将引起飞行控制性能下降、抗扰动能力降低等问题。为了提高六旋翼植保无人机的可控性,通过对六旋翼植保无人机在喷洒农药过程中进行分析和建模,推导出植保无人机时变动力学模型,提出了一种模糊自适应PID控制算法,模糊自适应PID算法适应性强,参数整定简单,提高了系统动态响应和稳态性能。将各个传感器的测量参数输入到模糊自适应PID算法中,可以得到对应的控制量,实现飞行器稳定运行。通过使用Matlab软件对飞行系统进行仿真,并结合实验平台实际飞行控制表明,系统的动态性能和稳定性得到了有效提高。