基于WebGL的数字露头可视化表征与识别系统:以无人机倾斜摄影依奇克里克剖面为例

为满足地质工作者对野外露头表征数据分析的需求,针对现有的软件在三维可视化、跨设备、跨平台性及易操作性等方面的不足。基于WebGL开发了地质三维数字露头可视化平台。首先设计了平台的开发框架及实现路线,以Cesium为框架为基础,通过无人机倾斜摄影进行数据采集,结合U-net算法对地质数据进行分割和分析,实现了数据在跨平台、跨设备上的可视化展示和交互。具体应用中,U-net算法可自动识别和标记地质露头的地层特征和结构,可视化平台则针对识别出的特征提供丰富的测量和标绘工具,更加直观地展示露头信息,有助于地质勘探者更快捷、更全面地理解野外地质条件,提高露头表征数据的分析效率和易用性。仿真分析实例表明,验证了基于U-net算法的分割结果在露头表征和地层分析方面取得了较高的精度和可靠性,该可视化平台将会极大提升野外露头表征的分析效率与易用性,对加快数字中国、智慧地质的建设具有极高的应用价值。

半潜平台功能舱室内检测智能化研究

针对某深水半潜式储油平台凝析油舱内检测所面临的舱室深、清洗难度大、人员进舱坠落风险高和窒息等困难与风险,通过分析舱室内部结构,研究出一种使用系缆无人机+地面供电系统组成的智能检验检测装置,利用在无人机上所搭载的检测设备来完成舱室内部结构建模、防腐锌块尺寸测量、舱壁外检测和壁厚测量任务,从而实现在舱室外的智能化检测。此方案不仅解决了传统作业过程中人员进舱坠落或窒息风险,还提高检测效率约80%,节省检验检测费用约224万元/5 a。

基于5G的无人机行业应用系统

蜂窝移动通信网络与无人机技术相融合可解决无人机行业应用现存的测控与监管等痛点问题。网联式无人机将成为行业技术发展的必然趋势。文章首先对无人机产业发展情况进行说明,之后论述基于5G的无人机功能架构,最后阐述5G无人机全行业应用解决方案及一种示例场景。

无人机电网辅助作业装置的研发与应用

为解决复杂地形下无人机起降不便问题,开发研制了便携式无人机防尘起降平台,提高无人机起降过程中的安全性,避免扬尘对无人机及挂载设备的损害,对无人机起到双重保护作用。针对避雷针顶部防腐喷漆不易处理问题,开发研制高空喷漆无人机系统,解决了变电站内避雷针防腐作业的安全性问题,显著提升作业效率,为电网高空防腐提供高效解决方案,为无人机智能化运检建设提供一定参考。

基于Slim-YOLOv4与嵌入式设备的无人机检测

为了在资源受限的嵌入式设备上实现对无人机的实时检测,文中提出了一种基于YOLOv4的轻量化检测网络,即Slim-YOLOv4。该网络选用Ghostnet替换原YOLOv4的主干特征提取部分,将特征融合部分中的3×3卷积替换为深度可分离卷积,并对深度可分离卷积中的激活函数进行优化,以减少网络的参数量、计算量,加快网络的收敛。实验结果表明Slim-YOLOv4的准确率达到91.6%,与原YOLOv4相比损失了1.6%,但是原YOLOv4的权重文件高达250 MB。在不影响鲁棒性的前提下,Slim-YOLOv4的权重文件大小仅为42 MB,且优于Faster-RCNN模型的108 MB和Mobilenetv3模型的53 MB。新方法每秒处理的图片数量在PC上达到31.2 frames·s^(-1),在嵌入式设备上高达37.6 frames·s^(-1),证明可以将其部署到嵌入式设备上对无人机进行实时检测。

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。

基于RBF神经网络的四旋翼磨抛机器人力/位混合控制

由六自由度并联平台和四旋翼无人机构成的四旋翼磨抛机器人的飞行轨迹和末端执行器打磨力难以稳定控制,为此提出一种基于RBF神经网络的力/位混合控制方法。根据Euler-Lagrange方程建立系统动力学模型,采用力/位混合控制器实现机器人在打磨时对力和位置的精度要求。在力控制环,采用PID控制和接触力前馈控制;在位置控制环,采用基于RBF神经网络的鲁棒控制。利用MATLAB/Simulink进行机器人轨迹跟踪和磨抛力控制仿真实验。结果表明,所提出的控制方法使得四旋翼磨抛机器人具有良好的轨迹跟踪效果,并且打磨力能保持稳定。

双光热成像技术在大型水池结构渗漏检测中的应用

钢筋混凝土渗漏是影响防水结构质量的关键性因素。因此,钢筋混凝土渗漏检测技术是保证防水结构质量的关键技术。本文以某实际工程为例,将红外热成像无损检测技术应用到钢筋混凝土水池结构渗漏检测中,运用基于无人机平台的红外双光热成像设备对某水池外墙进行渗漏检测,分析并验证了红外热成像技术检测水池结构渗漏的有效性和可靠性,得到了良好的检测效果,为钢筋混凝土水池结构渗漏检测提供了借鉴和参考。

高含硫气井测试现场大气环境监测系统设计与应用

针对高含硫气井测试现场环境污染风险,本研究提出了现场"天地一体化"大气环境监测系统设计方案,解决了现场大气环境监测灵活性差、速度慢和成本较高等问题。集成地面无线多点大气监测系统、无人机飞向平台系统、地面气象监测系统和地面数据接收系统,用于高含硫气井测试现场定点、定时和实时地面与低空气象及大气环境监测,详细阐述了系统的整体设计方案和应用情况。

基于移动起降平台的无人机定点降落混合模式探究

本文技术应用于无人机对风电场或电力设施进行远程巡检,由于无人机续航里程较短,无法通过一次充电直接到达目标点,可利用小型无人载具先搭载无人机抵近目标,再在起降平台上完成起飞,并在执行任务后返回降落到平台上。针对该过程中如何实现无人机定点精准降落问题,本文提出一种无人机定点降落混合模式,重点研究无人机与起降平台的粗定位技术与基于图像识别的精准降落技术,同时利用携带二维码的go1机器狗进行仿真实验,验证目标识别方法的有效性。

机载嵌入式平台下的输电线路导线自动跟踪

面向输电线路无人机巡检,提出机载嵌入式平台下的导线自动跟踪技术,采用MobileNet V2提取基础特征,采用空洞空间金字塔池化(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块融合多尺度信息,同时在多个语义水平进行解码,输出导线边缘检测的结果,然后结合基于语义知识的导线判定方法对输电线路导线的中心点进行预测。该算法相比基于Canny算子等传统方法具有较高的准确率,同时在机载嵌入式平台下处理效率可以达到9帧/s,能够良好地应用于无人机输电线路巡检的导线自动跟踪。

无人机机载干涉阵列外场试验平台

超长波波段的电波波长为十米到几百米,如果要在超长波波段对宇宙射电信号实现高分辨率成像,天线口径通常需要达到波长数百倍乃至数千倍以上,传统的单天线方法不再适用。月球背面是在日地空间中开展超长波观测的最佳地点。空间分布式被动微波干涉成像技术的主要思想是利用分布式卫星星座,在深空实现超大的干涉测量基线替代大口径天线,实现对宇宙射电源的高分辨率成像。为促进方案优化,需在卫星在轨部署前开展充分的地面试验,对空间分布式干涉测量系统的关键技术进行验证。为消除地面试验中通信测距系统的多径效应,并实现支持多无人机编队与控制,达到cm级定位精度等要求,本文搭建了无人机机载干涉阵列外场试验平台,通过无人机搭载有效载荷,模拟多星绕月自主编队飞行,形成不同尺度的干涉基线。该平台可应用于超长波天文观测阵列(DSL),开展测距与测角等原理性验证,也可推广用于其他分布式无人机机载试验。

无人机信息化服务平台在植保中的应用分析

近年来我国无人机技术的发展较快,在植保领域中也得到了应用。随着植保无人机的技术不断迭代,智能化程度逐步提高,效率变得更高,效果越来越稳定,价格则逐渐降低。为此本文首先分析了当前植保无人机产业的现状,之后对无人机信息化服务平台的架构、实现原理和应用情况进行了阐述。

无人机空中回收气动干扰与对接路径研究

针对采用空中平台进行直接对接的新型无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)回收方法进行了气动干扰仿真与对接路径研究。在对接回收过程中,UAV需要从远方逐渐接近空中平台。在UAV靠拢平台的过程中,会受到平台翼尖尾涡的影响。如何使UAV以正确的路径接近空中平台是能否成功回收的关键。主要从气动特性方面出发,首先通过计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真研究分析了UAV沿不同路径与空中平台进行对接回收时的气动性能变化规律,然后使用代理模型对产生的气动干扰进行拟合分析,得出UAV气动干扰在空中平台周围的空间分布。随后针对不同对接路径的气动干扰,使用MATLAB构建了一种抗干扰滑模控制器,并对不同路径下的对接过程进行对比仿真验证。研究结果表明,进近对接过程中UAV从平台前方向后方减速接近平台时气动性能最为稳定。