基于ROS的自主无人机VSLAM研究

针对未知复杂环境中无人机无法获得外部辅助情况下自主导航所面临的严峻问题,提出在ROS框架下在板运行单目VSLAM算法的自主无人机方案,仅依靠自身摄像机自主地完成SLAM和导航任务。研究VSLAM算法原理与前沿算法ORB-SLAM,设计并搭建了自主导航无人机平台,针对搭建的无人机平台方案和特点完成视觉定位部分的改进设计。实验表明,自主无人机能够在未知环境中,自主实现同时定位和地图构建任务并完成精确的飞行控制与导航。

自主无人机路径规划技术综述

近年来,无人机在军用和民用领域发展迅速。无人机的避障技术和路径规划能力是保障无人机安全飞行的重要前提。本文全面综述了当前无人机的路径规划技术,并进行了总结和比较,分析了当前无人机面临的挑战和未来发展的方向,并给出了相关建议。

基于视觉感知的无人机自主巡检系统设计与实现

随着无人机技术的迅猛发展,基于视觉感知的无人机自主巡检系统在工业、农业和环境监测等领域展现出巨大的应用前景。文章旨在提出一种基于视觉感知的无人机自主巡检系统,突破传统方法的局限性,实现全光谱自主巡检的创新目标。引入了深度学习和传统传感器融合方法,探索了注意力机制和上下文信息的融合,使得视觉感知更加精细化和全面化,旨在为无人机自主巡检系统的发展贡献新的思路与方法。

一种适用于农情监测的自主无人机研究

精细化农业是未来的一个发展趋势,如何利用好自主无人机方便快捷的获取农田信息是一个非常重要的课题。本文在分析前人相关研究成果的基础上,对自主无人机进行适量的改进,使其适合用于特定的农情监测目的。该农情监测自主无人机可将自主导航避障的功能和农情监测的功能有效整合起来。经过算法仿真测试和在农田现场对部分功能进行测试,验证了设计的可行性。

架空线路无人机自主巡检的路径规划策略

针对架空线路无人机自主巡检路径规划问题,首先考虑无人机访问目标的时间成本,以巡线时间间隔与缺陷等级的几何平均作为访问节点的收益,并将其等价扩展为OP(定向问题)优化模型,以实现在一定时间内获得更大收益。然后提出一种基于LA(自学习)机制改进PSO(粒子群优化算法)的AGA(自适应遗传算法),来求解该模型在基准实例的最优解,以验证所提模型的有效性。最后以架空线路无人机自主巡检任务为应用背景,验证所提模型与算法的稳定性,且为无人机自主巡检路径规划策略的制定提供参考。

基于5G与北斗的输电线路无人机车载智能移动巡检系统设计

为提高无人机巡检作业效率,针对输电线路无(弱)信号区域实时数据传输效率低的问题,以无人机移动作业平台为研究对象,以5G与北斗的双通信方式保障巡检系统与无人机之间的数据交互,构建一种适应无人机输电线路全地域巡检的智能车载移动作业系统。首先,基于模块化设计思路,给出适应无人机巡检的移动作业车改装设计方案;其次,基于信号增强与卫星通信技术,提出一种基于5G+北斗的通信系统及其部署方案,在5G网络弱覆盖或失效时,进行信号增强并由卫星通信系统完成通信链路建立和数据传输,进而保障巡检数据传输;然后,基于对Tag码的视觉定位与识别,完成巡检无人机的精准降落回收;进一步,研发移动巡检系统应用软件;最后,通过实地测试验证系统的性能。经实验测试,该智能车载移动作业系统能够实现无人机的自主飞行、远程数据传输及基于视觉伺服的精准降落等巡检任务,为输电线路全地域巡检提供一种系统解决方案。

自主飞行无人机任务规划的动态智能管理与执行策略

高度自主性是先进无人机的重要特征。文中对自主飞行无人机任务规划的执行与动态监督管理技术进行了深入研究。面对实际飞行中可能遇到的潜在的各种复杂意外变化,提出采用分层的方法在不同抽象层去解决动态管理的问题;并且采用了专家系统中的产生式系统技术将各领域专家及操纵手的专门知识引入到任务规划的动态管理软件设计中,建立了相应的专家知识规则集,使无人机具有了初步的"智能"。几十架次的实际验证飞行试验表明,与以往型号相比,无人机自主飞行能力显著增强。

一种自主飞行无人机搜索目标的导航控制策略

对无人机搜索跟踪目标的导航控制策略进行了研究,针对任务设备输出的目标测角误差对目标位置估算精度的影响,进行了理论分析与数值计算;提出了引导飞机飞行的沿预定搜索航线模式,以及沿相对目标侧向偏离减小的水平机动模式自主选择与切换的导航控制策略,并进行了具体算法设计与实际飞行试验验证。试验结果验证了该导航控制策略的有效性,解决了在引导飞机单纯按预定搜索航线飞行时,由于任务设备偏离目标引起的大测角误差所造成对目标位置估算精度降低的问题。

自主拦截无人机作战效能建模与影响因素分析

在自主拦截无人机初始设计阶段,为了更合理地对其总体设计指标进行分配,避免某些性能指标过高,在低成本下有更好的作战效能,采用HAHAYEB方法建立了拦截空中预警机的某自主拦截无人机的作战效能模型,利用计算结果对主要影响因素进行了分析。分析结果表明:导引头视场角、制导精度、隐身性能、飞行速度和战斗部特性对自主拦截无人机作战效能影响显著;自主拦截无人机要达到90%甚至100%的任务完成概率,其导引头视场角要达到30°,雷达反射截面积RCS≤0.05,突防距离要大于50 km,飞行速度要在3.5 Ma～4.5 Ma之间,巡航高度要在15 km以上,遭遇高度在10 km左右,战斗部威力半径大于20 m,制导误差要小于5 m。

自主式无人机实施精确攻击的飞行仿真

在机动指令生成器的基础上建立了自主式无人机攻击运动仿真模型。该模型简单实用,能够模拟对地精确打击过程中自主式无人机的运动;能够反映对地攻击任务特点,体现飞机飞行性能、品质等动力学特性对任务的影响。仿真结果验证了该模型的合理性和可行性。该模型能够满足无人机综合设计过程中仿真自主式无人机攻击运动的要求。

无人机集群巡检道路的航线规划与分布式机场选址方法

无人机集群巡检道路过程中普遍存在无航线规划或规划困难、无人机利用率不均衡、难以确定分布式机场地址等问题。为此,本文首先构建了巡检地图,去除地图中与道路巡检无关的多余信息。其次,将航线规划和机场选址统一在多目标优化的框架中。第三,提出了融合航线优化与机场选址的粒子编码方法、更新规则和解码方法。第四,提出了较为全面的评价指标,用于评价航线规划及机场选址的效果。实验结果表明:(1)采用本文的方法,优化后的巡检航线重复部分低于总里程的7%,无人机利用均衡率在75%以上。(2)优化后,分布式机场的重复利用率得到显著提高。可见,本文提出的方法能较好地规划无人机道路巡检任务的航线,均衡无人机的使用,选择较佳位置作为分布式机场的地址。这为构建道路巡检的全自主无人机集群巡检系统奠定了基础。

基于Simulink的无人机自主飞行全程仿真研究

研究在Simulink下进行无人机自主飞行全程仿真的方案,用Aerospace模块建立无人机的非线性数学模型,以Simulink的使能模块构造内回路控制律,Stateflow实现外回路的制导、导航模块,并使用仪表模块和虚拟现实模块实现实时监控,可以搭建出完全基于Simulink的模型,能够实现控制律和控制策略的仿真验证。无人机的多模态仿真结果说明Matlab/Simulink下实现飞行控制全程仿真的有效性。

无人机自主导航测绘大比例尺地形图及应用

利用无人机与GPS相结合的手段,通过航线理论的设定,修正航迹按规划航线飞行,形成了一套完整的无人机自主导航测绘大比例尺地形图技术,圆满完成乌东德水电站移民安置规划区1∶2000航空摄影测量项目,成果质量满足规范要求,达到设计规划目的。

自主拦截无人机机动过载指标影响因素分析

自主拦截无人机是一种新型的自杀型自主攻击无人机,具有损小、用大、效高的特点。在巡航阶段它相当于一个具有一定侦察、识别能力的无人机,而在攻击阶段类似于一个远程空空导弹。在分析某自主拦截无人机拦截预警机作战轨迹的基础上,利用比例导引法对其建立了拦截轨迹模型。根据计算结果分析了拦截距离、离轴角对机动过载指标的影响,为自主拦截无人机机动过载设计指标分配提供参考。

无人机远程控制在油气田行业的研究与应用

本论文主要研究无人机在管道巡检中的应用,特别是自主飞行技术和无线通信模式下的远程控制技术。该研究旨在探索一种新的无人机自主巡检管道的管理模式,以降低部分区域管道人工巡检频率,提高巡检的安全性及高效性,从而提高油气田智能化管理水平,并降低含硫气尤其是高含硫气管道巡检风险。

基于视觉的无人机自主着陆地标识别方法

在无人机自主着陆过程中,传统地标识别方法的相似阈值确定需大量实验估计。为解决此问题,采用一种基于仿射不变矩和支持向量机的识别方法,首先设计了六圆组合的图标作为无人机自主着陆地标;由于无人机会拍摄到发生扭曲的地标图像,因此提取地标的仿射不变矩作为输入特征;最后将其输入支持向量机分类模型,完成地标的识别。与传统的几何不变矩和BP神经网络相比较,该方法提高了地标的识别精度并降低了识别测试时间,因此对地标识别具有一定的实用性。

利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术

针对无人机自主定位过程中GPS定位系统失效的问题,提出了一种利用地面景象信息辅助的无人机自主定位技术,首先利用无人机所拍摄的实时航拍图像,与预先储存在无人机计算机中地面景象的数字化地形图进行匹配,从匹配结果中提取一个同名像点,结合地面景象数字化地形图所提供的数据信息获取此同名像点的地理位置坐标,根据同名像点位置与无人机位置间的几何关系,结合机载光电测量系统的坐标转换过程,实现无人机的自主定位过程;利用已知的地面同名像点的地理位置信息,反推出无人机的地理位置信息具有一定的创新性;由于整个定位过程存在实际误差,因此利用无人机飞行时记录的数据,采用蒙特卡罗法对定位误差进行仿真试验;试验结果表明该技术能够在误差允许范围内,在GPS定位系统失效的情况下完成无人机的自主定位。

输电线路无人机自主巡检方法研究与应用

为了解决输电线路无人机巡检作业易受恶劣天气影响、远距离遥控不及时、通信稳定性差等问题,提出了一种输电线路无人机自主巡检方法。首先,利用卡尔曼滤波算滤除原始线路中的轨迹噪点,采用垂距法对轨迹冗余点进行过滤,优化巡检航线;其次,提出基于巡检对象差异特性的动态优化定位方法提升无人机巡检质量。以某220 kV输电线路杆塔进行测试,测试结果表明,提出的方法解决了航线采集以及定位优化问题,贯穿航线学习到自主巡检的流程之中,兼顾了无人机自主巡检效率以及巡检精确度。

基于智能突现的无人机群自主编队控制研究

针对无人机群自主编队中存在的控制器设计复杂,信息交互数据量大的问题,提出了一种利用智能突现和分布式通信的新型自主编队策略。建立了无人机群以及单个无人机的运动模型。为每个领航无人机设计比例导引制导律,为每个跟随无人机设计跟踪控制方法以实现多Leader-Follower(主从式)编队形式。通过仿真对编队方法的有效性进行了验证。

基于机器视觉的无人机自主着陆系统研究

在20世纪初期,无人机开始进入人们视野,随着社会经济水平的提升无人机技术也不断完善,在无人机技术发展过程中,飞行路线预定位置及着陆位置确定是非常重要的两个方面,研究发现无人机分析过程中其着陆位置准确与否是无人机飞行事故的主要影响因素,因此本文在机器视觉的基础上,对无人机自主着陆系统进行了简单的分析,以便为无人机技术的进一步发展完善提供依据。