激光雷达飞行参数对低矮植被高度反演的影响——以大疆禅思L1为例

植被高度是动态监测植被生长状况的重要参数。机载激光雷达测量(LiDAR)因其良好的穿透力常用于森林高度反演,而鲜有应用LiDAR反演低矮植被高度的研究。本研究以皋兰生态与农业综合研究站为研究区,使用大疆禅思L1激光雷达在不同飞行高度、悬停时间、定位系统(基于网络进行差分计算的Nrtk定位系统与基于移动接收器进行差分计算的Drtk定位系统)下获取不同植被的点云数据,以探究飞行参数对于反演精度的影响。结果表明:Drtk与Nrtk定位系统精度相当,无网络时Drtk系统可替代Nrtk使用。悬停时间5 s与10 s的精度差异不大,10 s的精度略高。当植被高度低于60 cm时,飞行高度宜设为20 m;植被高度大于60 cm时,飞行高度可设为40 m以扩大采样范围。在反演精度方面,当植被高度低于30 cm时,反演误差在±30%内;而当植被高度大于40 cm时,则呈现出明显的低估现象。本研究对于应用大疆禅思L1激光雷达进行大范围低矮植被高度获取的相关研究具有重要的现实意义。

气垫平台破冰阻力的模型试验研究

通过开展低温拖曳冰水池物理模型试验,测试气垫平台在遭遇平整冰时的破冰过程和破冰阻力.在模型试验中,以一座现役破冰气垫平台为原型,建立了合理的模型试验相似律.依据相似律分别对原型平台的结构框架、气道结构、围裙结构和垫升系统等部分进行了模拟,从而得到一套与原型平台结构型式和垫升机制相似的模型平台.模型平台在试验拖车的拖曳下通过低温冰水池中的模型冰排,分别以垫升高度和航行速度为试验参数,对不同试验工况下气垫平台的破冰过程进行测试.通过对模型试验现象和结果的分析,深入解析了气垫平台的破冰过程,揭示了气垫平台的破冰机理.通过试验发现,非全垫升状态更有利于模型平台的破冰作业.气垫平台破冰的关键机理是在冰排底部形成稳定的气腔,从而促使冰排在结构的下压作用和气腔的上顶压力下发生弯曲破坏.在试验中测试了气垫平台破冰风压随结构姿态的变化,在时频域内对风压的变化情况进行了分析,并讨论了风压随航行速度的变化规律.以此为基础,对气垫平台破冰阻力随垫升高度和航行速度的变化规律进行分析,从而为该类气垫平台的结构设计和操船方法提供必要的基础性数据和参考依据.

直升机海面悬停时精确高度的维纳滤波提取法

研究了直升机作海面低高度（１５ｍ）悬停时获取精确高度的维纳滤波组合系统。高度量测来自捷联垂直加速度计和无线电高度表。维纳滤波器根据海浪、无线电高度表噪声和加速度计噪声三种随机干扰的功率谱采用伯特一香农设计法获得。对组合系统作了五种环境下的滤波仿真，结果表明：该系统既能有效滤除上述三种干扰，又能准确跟踪悬停高度的变化。

基于高度变化的舰载直升机操纵特性研究

舰载直升机的舰面操纵性受舰面效应的影响,而舰面效应的强弱与直升机悬停高度有关。介绍了舰面效应的特点,讨论了确定舰面效应影响的方法,并以某型直升机为例,计算了悬停高度对舰面操纵性的影响。

直升机海上悬停海浪滤波器研究

基于直升机海上悬停飞行试验数据,使用对差分GPS数据和无线电高度数据综合对比的方法,进行了海浪噪声的识别,将其从无线电高度数据中分离了出来。基于此,进行了海浪滤波器的研究,对无线电高度表测得的高度信号和垂直加速度计测得的垂直加速度信号进行组合滤波,构成互补式卡尔曼滤波器,获得了质量比较好的高度信号。

舰尾流随高扰动模型对直升机着舰悬停控制的影响研究

大海况下存在的复杂舰尾流严重影响直升机着舰时的飞行姿态,针对常规舰尾流模型仅适用于研究直升机纵向运动受干扰的问题,在美军标MIL-F-8785C描述的舰尾流模型基础上,提出增加随高度变化的垂向扰动分量,建立舰尾流随高扰动模型,以便切合实际地反映垂向干扰的作用强度;将该模型引入直升机着舰悬停系统后,针对传统PID控制对高度保持和位置控制效果不佳的问题,提出基于前馈补偿的改进PID控制;对比仿真结果表明,所提控制方法抗舰尾流干扰性强,具有良好的鲁棒性,控制精度优于传统的PID控制,实现了舰尾流干扰下直升机着舰悬停的稳定控制,有效提高了着舰飞行的安全性。

基于无人机的目标识别和追踪系统设计

基于无人机的目标识别和追踪近年来备受关注,其在军事和民用等领域应用前景广泛。为此,本文以开源四轴飞控系统作为原型,利用陀螺仪、加速度计互补滤波方式进行姿态运算,由OpenMV摄像头作为视觉模块,计算出目标与无人机之间的位置偏差值,通过串口通信返回反馈值到飞控端,飞控端通过串级PID算法输出值控制四个电机,最终实现无人机的对地面目标的识别和追踪,飞行测试结果表明,该系统通过上位机完成起飞、定高悬停状态,并稳定地对指定目标进行识别和追踪。