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。     

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.     

西南高原山区作物低空遥感挑战与主要研究进展

实现高原山区作物种植精准监测是现代山地农业精细化管理面临的迫切需求,无人机遥感具有机动灵活、复杂环境适应性强、数据获取快速等优点,适合高原山区农作物精准监测.研究从多云雾天气、地形崎岖、耕地破碎、种植结构复杂、超低空飞行环境等方面分析了高原山区作物低空遥感存在的挑战;总结了无人机飞行平台与数据类型、作物识别与分类方法、...     

一种无人机数据链电磁干扰自适应新方法

针对复杂电磁环境容易对无人机数据链造成干扰,严重威胁无人机的飞行安全的问题,提出了一种基于环境感知的无人机数据链电磁干扰自适应新方法,能够提高无人机的主动抗干扰能力.数据链工作信号动态变化过程中,对应的电磁干扰效应阈值呈非线性变化趋势,通过选取训练样本和观测值,采用相关向量机回归（RVR）的方法建立动态数据链干扰阈值训练模型,预测不同工作信号条件下的电磁干扰阈值.建立无人机数据链电磁干扰自适应专家系统,利用机载电磁干扰环境监测平台确定电磁干扰特征参量,根据训练模型预测目标值,判别数据链电磁干扰等级.在此基础上,综合利用技战术方案,自主有效地消除外界电磁干扰对无人机数据链的影响.      

地震探测无人机遥控震源实验研究

震源是保证地震勘探数据采集质量的决定性因素之一。在高山、河流等复杂环境,传统震源常受到道路交通、激发条件等限制而难以应用,对实现高精度地震勘探非常不利。无人机遥控震源充分发挥了无人机不受地形限制的特点,能够有效克服复杂环境对传统震源的限制。本文在河北洋河实验区首次开展了无人机遥控震源实验,包括不同激发能量的采集实验、与五台可控震源车对比实验和水中的激发采集实验,并对数据频带和信噪比等方面展开对比分析。实验结果表明,无人机遥控震源勘探性能良好,具有对环境的破坏性小、能源消耗少、操作简单的优点,是复杂环境中低成本的优质震源选择。     

无人机着舰姿态对尾钩定位的影响

鉴于无线电引导系统无法满足大型轮式固定翼无人机着舰引导的高精度要求,提出一种通过机身加装合作反射镜实现对无人机尾钩定位的光电引导系统,避免了传统光学引导中图像识别引起的跟踪定位误差。讨论了激光反射定位方法,重点分析了无人机姿态变动对基准点测量精度的影响,提出了激光反射镜安装位置的选择方法。最后通过仿真,给出了飞机姿态变动对尾钩测量精度影响的程度。     

无人机信息链路电磁干扰效应规律研究

通过对无人机电磁干扰耦合路径分析,建立了信息链路电磁干扰理想模型,讨论了电磁干扰对数据链系统工作信号的压制作用.以某型无人机装备数据链系统为研究对象,提出了一种基于无人机动态飞行的信息链路实验室模拟方法,搭建了数据链电磁干扰注入效应试验系统,分析并确定了电磁敏感度判据.通过无人机上行数据链系统连续波电磁干扰注入效应试验,找到了敏感频点和电磁敏感阈值,分析了信息链路电磁干扰作用机理,探索了失锁效应与AGC电压、误码率之间的内在规律,为靶场实验和无人机电磁干扰预测提供了经验.      

基于多模自适应滤波算法在 装备组合导航系统的应用

为满足在复杂环境下装备导航定位需求,本文提出了一种对组合导航系统进行多源信息融合以获得高精度、高容错位置修正信息的设计方法.该方法通过改进联邦卡尔曼滤波算法和滤波器设计,建立一种基于北斗/GPS/SINS组合导航系统的多模自适应估计的联邦滤波器,通过多源数据优化融合有效提升装备组合导航系统精度及可靠性,为其提供准确的地理位置、周边地形以及道路交通等信息,帮助作战人员实时获取目标状态并引导精确导航,有效提升装备作战使用效能.仿真实验表明:该方法与单一模型的联邦滤波器相比,不仅能进一步提升系统的容错性及高精度定位能力,还便于对各导航子系统的故障进行隔离定位,具有较大的工程应用价值.     

大型无人机在复杂环境下电力巡检研究

为适应复杂飞行环境,实现远距离、长航时的电网输电线路无人机巡检,该文提出大型无人机电力巡检系统,以Z-5大型无人直升机为飞行平台,搭载中继数据链系统、任务吊舱系统、三维地面站测控导航系统、飞行避障系统、缺陷故障智能诊断系统,使系统具备无人机系统自主起降、三维程控飞行、超视距测控、预警避障、可见光／红外／紫外巡视以及电网设备健康状况诊断评估等多项实用化功能。该系统能够适应有山区、河流等多种复杂地形气候环境的输电线路巡检和防灾减灾应用,并具有远距离、精细化、安全可靠的突出特点,可切实提高电网线路巡检的效率和安全性。该系统已经在福建省投入实用化应用,应用效果良好。     

水下机器人关键区域定位系统的设计与实现

针对水下机器人定位中的淤泥、水流对定位过程的干扰问题,设计并实现了一种引入机器学习的水下机器人高精度定位系统,系统通过信号发射板产生需要的调制信号,利用数据采集模块实现接收处理功能,定位模块作为所提系统的核心模块,通过引入机器学习的思想,实现了水下机器人高精度定位系统的硬件和软件设计,实现定位功能。实验结果表明,所提系统在不同水深环境下,能较好完成水下复杂环境的机器人定位,具有很高的实用性及可靠性。     

视觉引导触摸屏高精度自动贴合系统

针对传统半自动化触摸屏贴合工艺存在的诸多问题,设计一种视觉引导触摸屏高精度自动贴合系统。利用双重角点检测算法对待装配的触摸屏进行双重定位,并通过可编程逻辑控制器(PLC)对多轴控制系统进行精准操控,实现视觉引导多轴控制系统对触摸屏的贴合。实验结果表明,系统贴合精度可达±0.2 mm。该系统可自动完成触摸屏从定位到贴合的完整过程,同时可兼容多种型号触摸屏的自动贴合,摆脱了模具对生产的限制。     

无人机航测技术在水利工程测量中的应用

无人机航测技术自开发生产以来得到了较多人的认可,该技术操作简便,且能够保证测量的精准度,即使处于较为复杂的地形下,也能够做到精准测量。目前,这一技术慢慢融入水利工程测量中,利用这一技术能够使测量数据更加精准,同时降低测量成本。该文旨在深入研究无人机航测技术在水利工程测量中的发展应用,为今后该技术的使用提供参考。     

基于唯一性编码的直升机着降定位技术

基于视觉的相对定位技术已经广泛地应用于无人直升机着降定位,但在着降的最后阶段,尤其对于舰载和车载直升机,由于横风或着降平台的运动影响,使得机载相机容易丢失着降目标,从而导致着降失败.针对该问题,本文提出了一种基于视觉唯一性编码的着降方案,使得无人机在着降的最后阶段,能够在更大范围内高精度实时计算自身与着降标志之间的相对...     

复杂环境下的GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位性能研究

为考察GPS/BDS/GLONASS结合的单频RTK定位模式在复杂城市环境下的定位优势,该文在香港采集一个参考站和7个流动站的GNSS数据,通过LAMBDA模糊度搜索方法和R-ratio检验得到单系统、双系统、多系统GNSS单频RTK的定位精度,分析在复杂观测环境下不同系统单频RTK定位性能.结果表明：1)在良好的观测条件下,多系统定位精度最高,双系统次之,单系统最差,都能达到厘米级的定位精度;2)在复杂环境下,部分单系统单频RTK很难实现双差定位,总体上双系统比单系统定位精度高,GLONAS＋BDS的定位精度最差,但都难以实现高精度定位;3)多系统单频RTK可定位精度最高,可用于高精度的城市导航定位;4)观测环境与GNSS单频RTK定位精度具有明显的相关性.     

精密单点定位结合无人机在无人区测图应用研究——以肃北大敖包沟矿区为例

本项目研究将精密单点定位技术应用于无人机特殊情况下的航摄作业,并以肃北大敖包沟矿区为例,探讨精密单点定位技术在无人机航摄作业和外业像控采集等方面的应用。由于项目区位于偏远山区,附近无控制点和CORS信号,采取以精密单点定位技术为依托,架设基准点,结合实时精密星历处理技术,以及中国科学院测量与地球物理研究所的最新研究成果,解决了矿区地质环境复杂,观测条件不稳定、国际上正式发布精密星历文件的延迟等因素、数据观测不连续,无法保证24小时连续观测弧段等问题,得到控制点精确坐标;并提前布设像控点,有效避免了当地地形简单内业无法判读的缺点,顺利完成航摄任务。     

基于无人机影像的泥石流流域精细化地形建模方法

针对高原山区地形复杂、精细化地形建模效率低等问题,引入无人机低空遥感技术,通过分析无人机摄影测量基本原理,建立了一套适用于高原山区泥石流流域精细化地形建模的方法与技术体系,包括高分辨率影像获取、影像质量控制、影像增强与掩膜处理、空中三角测量、高精度数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)的构建等。应用该方法对云南省小江流域蒋家沟泥石流流域进行地形建模与验证分析,结果表明,获取的0.14 m空间分辨率无人机影像,经过数字摄影测量处理,可以生成0.547 m精度的DOM,0.684 m精度的点云数据以及数字三维模型,可为泥石流灾害的定量评估与风险防控提供精细化地形数据支持和技术保障。     

RNP进一步发展的必要性和可行性

RNP精密导航技术,是利用飞机自身机载导航设备和全球定位系统引导飞机起降的新技术,是目前航空发达国家竞相研究的新课题和国际民航界公认的未来导航技术发展的趋势。与传统导航技术相比,飞行员不必依赖地面导航设施即能沿着精准定位的航迹飞行,使飞机在各种不利条件下安全、精确地着陆,极大提高了飞行的精确度和安全水平。运用RNP导航技术对于地形复杂、气候多变的西部高原机场具有十分重要的推广意义,能够降低机场起飞天气标准和最低下降高度限制,大幅减少天气原因造成的航班延误、返航现象,增强高原机场的安全运行水平。     

直升机助降湍流信道中紫外光通信性能分析

无线紫外光通信具有全天候、非直视、高可靠性的特点,可以实现复杂环境下的通信。利用直升机助降过程中的无线紫外光通信链路模型,研究了直升机助降场景中可能存在的水平通信、垂直通信和斜程通信,分析了大气湍流对无线紫外光通信信号强度概率密度函数方差的影响。计算机仿真结果表明:湍流强度对紫外光通信性能影响很大,随着通信距离、垂直高度差和收发仰角的增大,信号强度概率密度方差和能量衰减逐渐增大。     

北京大学关于空间天气事件对GPS精密定位影响的研究

GPS作为第二代全球无线电卫星导航系统,可以提供高精度的测量、导航定位和时间传递服务,十几年来在军事和民用等诸多方面得到了广泛的应用。由于该系统采用了通过高轨道卫星发射无线电波来进行精密定位的原理,因此,从GPS卫星到GPS接收机的整个系统都会受到空间环境变化及空间天气灾害事件的影响。空间天气灾害性事件是指那些能够对空间或者地面应用系统造成大的影响的太阳爆发及近地空间环境的响应事件。从GPS系统的定位机理和系统定位精度方面的设计要求来看,这些影响会制约GPS系统的可靠性,严重情况下甚至造成GPS用户在地球部分区域不能有效地实施定位服务。     

复杂动态环境下基于DMPC-PSO的多无人机在线航迹规划

本文采用"有限集中指挥-分布式自主协调"的控制结构,研究多无人机协同低空突防航迹规划,对战场环境信息部分已知的情况,提出了多无人机航迹"预规划-在线轨迹跟踪"的模式,采用分布式模型预测控制和粒子群优化(DMPC-PSO)算法对多无人机的航迹进行预测和优化.仿真结果表明:利用该方法规划的多无人机的航迹不仅要满足低空突防的要求,具有良好的地形跟随、地形回避、威胁回避性能,更具有高的实时性与环境适应性,能在复杂战场环境发生变化时,及时在线调整以满足无人机安全、航迹最优等性能的要求.