基于改进YOLOv7的航拍小目标检测算法

针对无人机航拍图像中小目标样本多、可提取特征信息少等问题,提出一种基于改进YOLOv7的无人机航拍小目标检测算法。首先,将骨干网络中低层小目标检测层融入聚合网络结构中,增加一个检测极小目标的头部;其次,将通道-空间注意力模块加入主干网络的特征提取过程中,同时引入特征融合中改进原有连接处的特征融合方式,自适应生成各层级特征图输出权重来动态优化特征图的表达能力;最后,在预测过程中引入SIoU Loss定位损失函数,提升模型检测能力及定位精度。实验结果表明,改进后的模型mAP50达到了52.6%,较基线算法YOLOv7提高了2.8个百分点,与主流的检测算法相比也取得了更高的检测精度,对于小目标检测任务具有较好的性能。

系留多旋翼无人机通信系统天线布局及仿真分析

设计了一种适用于系留多旋翼无人机通信系统的天线布局,采用FEKO仿真软件进行了电磁兼容仿真分析,并进行了实装试飞。仿真及实测表明,该天线布局方式可适用于多旋翼无人机通信系统。

基于多旋翼无人机倾斜摄影的近岸海域生态环境风险监测

由于现有的智能监测方法的环境质量综合指数较低,为此,研究基于低功耗多旋翼无人机倾斜摄影的近岸海域生态环境风险智能监测。低功耗多旋翼无人机能够灵活深入测区,获取地物全方位的倾斜影像。通过改变焦距,对曝光参数进行调整,自动匹配感光度,避免航片的动态模糊。对近岸海域生态环境采样,计算摄影物距,使无人机依次遍历所有路径点拍摄测区全局。建立模型,对近岸海域生态环境风险进行分析,将获得的生态环境特征数据输入模型中,对环境潜在风险进行识别,获得风险预测结果,从而完成监测。实验结果表明,2009—2023年环境质量综合指数均在90以上,提高了保护区的生态环境质量,使生态系统的健康状况得到改善。

自由空域下多旋翼无人机安全间隔标定方法

为确保低空空域内无人机的运行安全,考虑多旋翼无人机的特点,提出一种自由空域下多旋翼无人机安全间隔标定方法。首先,以无人机机体圆柱的最小外接球作为无人机的碰撞盒,利用无人机的位置信息、速度信息和位置误差信息,基于三维高斯分布假设,建立无人机空中碰撞概率模型;然后,根据自由空域的特点,提出基于最大碰撞概率的无人机安全间隔标定方法。以经纬M600 Pro无人机为例,将5%最大碰撞概率作为安全目标水平,使用该方法得到的最小安全间隔分别为:纵向间隔16 m,横向间隔11 m,垂直间隔6 m。据此,可为多旋翼无人机安全间隔标准的制定提供理论依据。

多旋翼无人机航迹规划算法

无人机(UAV)能实现航迹跟踪、定位、遥控、航拍、数据传输等功能,其中航迹规划是实现所有功能的前提条件。结合多旋翼无人机在恒速飞行条件下的最大转弯半径,设计一种在一定曲率约束范围内的航迹规划算法,采用Dubins曲线和B样条曲线,分别对局部障碍物和区域障碍物进行分类避障规划,实现障碍物下不规则作业区域的航迹规划,并通过仿真试验验证了算法的可行性。

多旋翼无人机避障系统的控制设计

为解决多旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)因遇到障碍物导致毁损的问题,研究了多旋翼无人机避障系统的控制设计。首先,分析多旋翼无人机避障系统的总体结构,并利用卷积神经网络设计比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制器。其次,通过模糊自整定PID控制算法动态调整PID控制器的增益系数,实现多旋翼无人机避障系统的控制。最后,实验验证了该方法能够有效控制多旋翼无人机避障系统,控制效果较好。

多旋翼无人机在医学救援领域的应用研究

介绍了多旋翼无人机的优势及发展新趋势,分析了国内外多旋翼无人机在医学救援领域的应用现状,对多旋翼无人机在医学救援领域各场景的应用前景进行了展望,并阐述了多旋翼无人机在医学救援领域应用需要关注的问题。指出了随着各种技术的发展和突破,多旋翼无人机在医学救援领域可以实现更多的功能,在更多的应用形式上为医学救援作业提供帮助。

多旋翼姿态解算中的改进自适应扩展Kalman算法

提出了一种改进的Sage-Husa自适应扩展Kalman滤波算法,用于保证多旋翼无人机在噪声统计特性未知且时变、振动为主要扰动源、姿态角高动态变化等飞行条件下飞行姿态角解算的精度与稳定性。该算法采用微机电系统陀螺仪实时动态解算的姿态角方差估计系统噪声方差;并采用自适应滤波算法在线估计量测噪声方差,从而保证滤波的精度与稳定性;同时引入滤波器收敛性判据,结合强跟踪Kalman滤波算法来抑制滤波发散。飞行实验与分析表明:改进算法解算的俯仰角与横滚角均方根误差分别为1.722°和1.182°,明显优于常规的Sage-Husa自适应滤波算法。实验还显示:改进的算法自适应能力强、实时性好、精度高、运行可靠,能够满足多旋翼无人机自主飞行的需要,若对参数进行适当修改,还可应用于其它动态性能要求较高的导航信息测量系统中。

基于多旋翼无人机航测的工程结构三维建模质量影响因素研究

多旋翼无人机在高铁建设领域的应用前景广泛,但目前无人机航测三维建模时建模质量的控制参数敏感性尚不明确,该问题对于响应高铁工程建设领域的高精度要求尤为重要。基于此问题,针对无人机航测过程中航高、重合度、环境光照3个主要控制因素,探究影响工程结构三维建模质量的图像数据获取的主要参数问题。通过对一例挡墙式边坡结构的三维建模进行系列正交试验,结果表明多旋翼无人机进行工程结构三维建模过程中,模型质量对无人机影像采集时环境光照条件、飞行高度的影响敏感,而对高重合度不敏感。

多旋翼无人机载高光谱成像系统几何和辐射校正方法研究

针对农林环保等行业应用,结合成像光谱仪与无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)技术,有效地解决了高光谱遥感数据不足和空间分辨率低等问题.但UAV高光谱成像系统面临的设备昂贵、数据质量差和效率低等一系列问题,致使低成本高效便捷的UAV高光谱成像系统成为了研究的关键.介绍了将室内成像光谱仪搭载在多旋翼UAV上采集数据的高光谱成像系统,在试验区布设控制点和标准灰布,用GPS-RTK测量控制点的三维坐标和ASD地物光谱仪测量标准灰布的反射率以验证系统的成像精度.从辐射和几何两个方面进行分析评价.在辐射方面,经过辐射定标和MODTRAN模型大气校正的高光谱数据中校准灰布的反射率与ASD地物光谱仪测量的结果十分吻合;在几何方面,用GPS-IMU数据进行初始几何校正的图像与地面控制点坐标以分析图像处理后的几何误差,并提出通过改正姿态偏转角的方法提高图像的地理位置精度.

多旋翼无人机免像控点空三精度分析

通过三种试验方案对多旋翼无人机免像控点空中三角测量进行充分的精度分析,并提出实用的经验参考值。试验证明该方案的测图和三维建模精度均达到1∶500地形图规范要求,在较大面积多架次整体平差方面也存在适用性。该方法去除了外业地面像控点测量工序,大幅减少了外业像控点测量的时间和成本开支,危险困难地区可有效规避安全风险并实现高精度测图,同时在大规模智慧城市倾斜摄影三维建模工程应用中具有广阔的应用前景。

基于多旋翼单镜头无人机的城市实景三维重建及精度评估

目前业界倾斜摄影技术可以快速建立测量目标三维模型,但成本高昂,一般测量单位无法承担。为此,本文尝试将常规的多旋翼单镜头无人机应用于倾斜摄影,借助Smart3DCapture软件构建某试验区城市实景三维模型。通过实证分析,多旋翼单镜头无人机倾斜摄影能满足大比例尺航空摄影测量内业规范要求,其成果可用于新农村规划、数字城市建模、城市规划、城市管理等方面。

一种低成本航拍四旋翼农用无人机的设计

为在农业监测中获得大面积的农田影响信息,设计一种成本低、稳定性高且可存储图像和视频的航拍四旋翼农用无人机,用于农田信息监测。装置包括控制器、姿态传感器、电子调速器模块、无刷电机、图像采集模块、存储模块和遥控器,以STM32103CBT6为核心处理器,并移植入uC/OSII操作系统,通过姿态传感器MPU6050及磁力传感器HMC5883采集姿态数据,并经过滤波、四元数、欧拉角转换,以串级PID作为主要控制算法控制无刷电机,保证四旋翼的平衡。用遥控器控制其姿态及航拍,并将视频数据经过滤波等处理后以AVI格式存入SD卡,用于农作物生长状态,生理指标的检测或进行农作物产量的估计。

多轴旋翼无人机航摄在三峡库区群发地质灾害应急调查监测中的应用探析

三峡库区是我国自然灾害多发、频发的地区,轻型固定翼无人机由于航线敷设、起飞降落净空、飞行控制等具有特殊的要求,影响了无人机数据获取的时效性的发挥。本文将通过三峡库区群发地质灾害抢险救灾实例,总结出多轴旋翼无人机航摄在群发地质灾害中的应用经验和方法,进一步推动多轴旋翼无人机航摄在我国群发地质灾害应急调查监测中的应用。

多旋翼单镜头无人机倾斜航测在城市规划精度评估中的应用

在我国最近几年经济不断发展的过程中，各地的基础设备建设也进入到了高峰期，实现基础设备的建设，与工程测量具有密切的关系，工程测量的开展也和地形测量具有密切的联系。无人机航测遥感技术是在飞机遥感及卫星遥感不断发展的全新航空遥感技术，其被广泛应用到国土资源检测、应急测绘保障及重大工程建设等方面。无人机航测遥感技术能够快速响应，并且机动灵活，具有较高的精准度，那么本文就使用多旋翼单镜头无人机应用到城市规划精度评估分析，以此为我国无人机航测枝术方面积累相应的经验。

浅析多旋翼无人机航拍

介绍了多旋翼无人机的基本组成,列举了多旋翼无人机常用的越顶、穿越、低空、跟踪、环绕航拍方法,强调了无人机航拍时必须注意自然气象条件和遵守有关部门规定,以确保无人机航拍的安全。

多旋翼无人机在机动应急广播中的应用分析

分析机动应急广播对多旋翼无人机的需求,提出在机动应急广播系统中配置多旋翼无人机应急广播平台的方案,描述基于多旋翼无人机的应急广播无人机系统的地面平台和空中平台软硬件组成,阐述多旋翼无人机应急广播平台的特点,以促进无人机在应急广播领域的应用。

基于曝光融合的无人机航拍图像增强算法

针对无人机航拍图像光照不均匀及自然雾导致影像质量退化问题,提出了一种无人机航拍图像增强算法。利用改进的低照度图像增强算法均衡亮度对比度;为了解决均衡后图像过增强问题,提出了联合去雾及曝光融合的色彩矫正增强方法;为了保留增强图像的边缘纹理信息,设计了一种效果更佳的细节增强算法,处理后统计直方图更为平滑,可在一定程度上抑制部分噪声,细节纹理信息更强。实验结果表明,所提的航拍图像增强算法,能够有效解决因光照不均或自然雾引起的影像退化现象,提高了无人机航拍图像的质量,主客观图像质量评价指标优于现有绝大多数主流算法,性能更佳。

基于无人机垂直观测的南京PM2.5污染个例研究

为了深入理解边界层内气温、相对湿度对PM2.5垂直分布和近地面污染的影响,本文使用搭载了多参数大气环境探测传感器的无人机对南京2017年12月3~4日和12月23~24日的PM2.5浓度、气温和相对湿度进行垂直观测,结合对气象数据的分析及HYSPLIT4(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory version 4)轨迹计算模式的应用,对这两次PM2.5的垂直分布特征及污染过程的成因进行了分析。结果表明,PM2.5浓度和相对湿度呈明显的正相关关系,在12月23~24日的6次观测中相关系数均值达到0.96。逆温层下部,PM2.5浓度和相对湿度高且垂直差异较小;逆温层以上,PM2.5浓度和相对湿度随高度升高而迅速降低。由于大气扩散条件较差,导致PM2.5在华北平原南部不断累积,之后受到高压系统的影响分别向南和东南转移。这两次PM2.5污染过程都明显受到外部输送的影响,大气逆温对PM2.5和水汽的向上输送有明显的抑制作用,外部输送和局部逆温是导致这两次PM2.5污染的主要原因。

多旋翼无人机在变控制量下的三轴磁罗盘校正

为了在特殊环境下有效使用多旋翼无人机飞行器的磁罗盘,研究了大电流、控制量变化情况下磁罗盘的校正问题,提出了一种磁罗盘自适应校准方法。推导了磁罗盘误差的变化规律并建立了误差模型,分析了硬磁误差随控制量变化的规律,进而提出了一种基于整体最小二乘法的空间直线拟合方法。通过空间直线拟合,将得到的控制量和硬磁补偿的对应关系用于实时调整对空间飞行器的硬磁补偿,最终解决了控制量变化对磁罗盘的影响。进行了实验验证,结果表明:提出的方法可将飞行器控制量变化带来的磁罗盘硬磁误差基本抵消;在实际飞行中,多旋翼无人飞行器的偏航误差可由最大的15°减小到3°以内。本文所给出的方法在控制量变化,大电流情况下使用时,可以很好地校正磁罗盘航向角误差,提高导航精度。