Guest Editorial for Special Issue on Autonomous Control of Unmanned Aerial Vehicles

IN recent years,unmanned aerial vehicles(UAVs)have been widely employed in different applications,both military and civilian.Especially,a fast growing civil UAV market is predicted over the next decades.However,most currently developed UAVs depend on simple control strategy.They require exact modeling of the UAVs dynamics and are vulnerable to external disturbance.Therefore,there is great

多旋翼无人机在特种设备检验中的应用探讨

本文简述了多旋翼无人机系统的组成及基本原理,总结了无人机在大型特种设备检验检测领域中的应用现状,指出了无人机应用于特种设备检验检测所需的缺陷智能识别、路径自动规划和环境感知与自主避障三大关键技术,为无人机在特种设备检验检测领域应用提供研究方向。

倾斜摄影技术在观光车辆路线坡度测量上的应用研究

本文针对非公路用观光车辆行驶路线坡度测量传统方法效率低的问题,对比研究了无人机倾斜摄影测量方法和传统方法在坡度测量上的应用,提出了基于坡道路线三维模型的测量算法。研究结果表明,无人机倾斜摄影测量方法具有较高的测量精度,可以满足观光车辆路线坡度测量精度要求,提高了工作效率,丰富了特种设备检验检测技术手段。

特种设备高空结构件无人智能检测技术研究

为解决大型特种设备高空结构件不可达部位的远程可视化检测难题,设计了上置/下置式无人机智能检测系统,利用牛耕式全覆盖巡检路径智能规划与自主巡检方法,全方位无死角采集特种设备复杂结构件高质量图像;提出改进YOLOv3深度神经网络分类模型,通过K-means聚类方法自动生成锚框的尺寸,提高模型检测不同尺寸和形状缺陷的能力,开发了大型设备无人机智慧巡检软件,实现裂纹、腐蚀、涂层劣化、螺栓脱落、破损、变形及钢丝绳断丝、锈蚀、磨损、畸形等缺陷智能识别和巡检全过程数字化管理,快速处理现场生成检测报告。实验结果表明,改进YOLOv3算法的检测精度达到94.31%,速度达到17 fps。开发的无人机智能检测软硬件平台可以辅助人员对大型设备进行智能可视化检测和安全状态评估,提高检测精度和效率,及时发现设备运行风险隐患,有效预防并控制事故的发生,提升特种设备安全和智能化水平。

无人机地面站系统课程思政实施路径与方法

无人机应用技术是新兴的专业。为了实现课程知识传授与思想政治教育的有效结合,发挥课程的育人功能,文章以无人机地面站系统课程为例,从教学目标、教学内容、教学方法三方面提出课程思政的实施路径与方法对策,为推进高等职业教育课程思政改革工作提供参考与借鉴。

基于LMI的H_∞滤波器在UUV纵倾控制中的应用

为实现无人水下航行器(UUV)在测量状态受外界干扰或不可量测时的纵倾控制,设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞滤波器来估计状态量并进行纵倾控制。针对纵倾控制系统方程的系统矩阵在虚轴上存在极点的问题,利用特殊双线性变换方法对系统方程进行变换使之满足滤波器设计要求。针对UUV纵倾控制系统中部分测量状态受干扰而引起控制器输出振荡的问题,基于LMI为特殊双线性变换后的UUV纵倾控制系统设计了一个鲁棒H∞滤波器,再经过反变换得到所需的滤波器。该UUV纵倾控制系统的仿真结果表明,该滤波器能够消除测量噪声的影响,运动状态估计值准确并可提高UUV纵倾控制系统的控制品质。

国外海军水下特种作战研究

水下特种作战是各国海军热点研究的一种作战形式,已研制了多种特种作战装备,并逐步应用于军事斗争实际。可以预见,在未来海上作战中,水下特种作战将成为决定海上作战胜利的关键要素。对国外水下特种作战的作战样式、特点和装备进行了深入分析,研究其水下特种作战的组织指挥,这对发展水下特种作战有着重要的军事意义。

水下特种防御作战中港口防御探测系统的应用与设计

对水下特种防御作战的概念进行描述。重点分析港口水下防御的特点及难点,并对港口水下防御系统的战术应用进行研究,最后设计利用无人潜航器装备旁视声呐实现对港口水下防御探测。为发展符合水下特种防御作战要求的警戒装备,构建水下探测系统全面实现水下特种作战防御体系提供依据。

UUV特种发动机活塞的热-固耦合分析

为了研究温度载荷和机械载荷对活塞应力应变的影响,基于有限元方法,采用UG和ANSYS Workbench软件,建立了无人水下航行器(UUV)特种发动机活塞3D有限元模型。在ANSYS Workbench中对活塞进行了热分析、静力学分析及热-固耦合分析,得到了活塞温度场、应力场及应变的分布。结果表明,受温度场的影响,热-固耦合中活塞的应力、应变明显比静力学分析中的大,且出现的位置也不尽相同。同时,在活塞结构的应力应变分析中,活塞头部易产生裂纹。仿真分析结果与试验测试结果有较好的一致性,为活塞的设计和优化提供了理论依据和参考。

三维激光扫描技术和低空无人机在异形建筑竣工测量中的应用

针对传统测量方法在异形建筑竣工测量中的不足,介绍了三维激光扫描技术、低空无人机技术应用于异形建筑竣工测量的思路和方法,解决了异形建筑物分层面积计算及平面图、立面图、竣工测量地形图绘制问题,并以国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心异形建筑竣工测量为例,介绍了该方法的实际工程应用。

面向单体异形建筑的无人机单相机实景三维建模

针对单体异形建筑的实景三维建模问题,提出一种无人机单相机建模方法,选用小型旋翼无人机和单相机作为航摄装备,建立环绕式的无人机航路,实现对单体建筑自动化的多高度、多角度三维立体观测.使用新方法和广泛使用的无人机倾斜摄影建模方法分别对同一单体异形建筑进行影像数据采集,并对数据进行处理生成实景三维模型.结果表明,新方法相对于无人机倾斜摄影建模方法,在保证建模精度不降低的前提下提升了建模效率和建模质量.

基于虚拟现实的遥控型无人特种车辆交互设计研究

目的探索虚拟现实技术下遥控型无人特种车辆交互范式,提升遥控型无人特种车辆作业效率和用户体验。方法通过eGOMS模型分别对虚拟现实场景和真实场景的遥控型无人特种车辆交互流程进行建模,并对所得模型进行操作时间的预测与分析,采用RoboMaster平台对用户在两种不同场景下开展绩效实验与NASA-TLX问卷访谈。结合主客观两个方面,对交互过程进行综合评价。结果量化作业绩效实验数据与用户脑负荷问卷感受数据对比结果同时呈现虚拟现实交互更具有优势,但具体作业时间与模型预测有差异;实验的结果显示,无论是虚拟现实还是真实场景,基于eGOMS模型预测的交互操作时间均大于用户实际交互操作时间。结论虚拟现实技术可以有效提升遥控型无人特种车辆交互的用户体验与作业效率,提升车辆控制交互系统的易学性;研究也进一步发现eGOMS模型中的标定与插入规则需要适当更新以适应专家用户。虚拟现实技术将有效地提升遥控型无人特种车辆的作业效能,大幅降低高危岗位人员的作业风险,从而促进遥控型无人特种车辆在消防、抢险救灾、国防等领域的普及应用。

基于无人机的特种设备事故应急处置方法研究

为克服特种设备事故现场存在的各种危险和未知因素,提出了一种基于无人机技术的特种设备事故应急处置方法。通过搭建无人机现场勘查系统,操控无人机对事故危险区域或人工难以到达的区域进行勘查;事故应急处置人员根据无人机反馈的信息对事故现场安全状况进行研判并实施应急救援和处置。应用结果表明,本方法可对特种设备事故进行快速响应并实施应急处置,避免不必要的人员伤亡,同时可及时发现事故应急预案的不适应内容。

特种设备和危化品储存容器无人机巡检方法研究

为了提高巡检作业效率,实现全方位的宏观检验,提出一种基于无人机的特种设备和危化品储存容器巡检方法。通过设计合理的飞行方案,操控无人飞行器对特种设备和危化品储存容器进行巡检,根据拍摄结果可以对设备的运行安全状况进行检查。应用结果表明,无人机通过搭载可见光相机和红外热成像相机,不仅可实现全方位的目视检查,还可有效发现温度异常、介质泄漏、火灾烟雾等问题,为夜间巡检和人工巡检提供强有力的辅助和补充。

基于CAN总线电气综合控制盒Bootloader软件的设计与实现

当前特种无人车辆的多样需求使得整车的控制策略需要不断调整,对控制单元程序也要不断更新.为此设计了CAN总线Bootloader软件.测试结果表明,该软件能够实现电气综合控制盒应用程序的快速更新,大大提高了研发效率,也极大地方便了电气综合控制盒应用程序的后期更新和维护.

无人机机载检测技术在特种设备检验检测中应用探讨

为解决传统检验检测手段在高大结构型式特种设备应用上的局限性,本文在借鉴无人机机载检测系统在电力巡查、桥梁检测等方面应用基础上,介绍了无人机机载检测系统组成及工作原理,探讨了无人机机载检测技术在起重机械、大型游乐设施检验检测中的应用前景。最后比较分析了两种检验检测手段的优缺点,并针对无人机机载检测技术在特种设备检验检测上的应用提出若干建议。

群体智能无人专用车系统导航技术研究

因为产业智能及无人化将无人驾驶技术视为产业升级的关键手段,所以大量装备制造产业公司开始接触并逐渐开设项目进行无人驾驶设备研发。农机、货运、清扫等行业都是自动驾驶方案业务的目标客户。此项目开发完成后,装备制造产业公司可基于无人系统与多家不同领域的装备制造商签订合作协议,实现群体智能化改装方案销售;随着无人专用车系统的成熟和推广,其将承接更多的无人驾驶改装方案的开发任务。文章以此为基础进行探讨,以期为其他学者提供参考。

智能化无人驾驶技术在部队特种车辆上的应用初探

近些年来,因化工厂管理操作不当而造成的爆炸事故屡次发生,而且造成的损失惨重。文章从安全的角度出发,并考虑其他高危险任务以及救援时,把智能化无人驾驶技术应用到特种作业车辆上,实现高危环境下的智能化自动化作业;并分析智能化无人驾驶特种车辆的优势以及存在的技术难题。最后做出将智能化无人驾驶技术应用到特种车辆上的展望。

一种特殊领域无人靶车控制系统的设计

为了使特殊领域训练车辆实现无人靶车控制,利用开源技术控制系统,并修改现有无线数据传输协议以满足新的数据传输需求,采用GPS/RTK定位提升无人车户外规划路径行走的准确性,使用超声波装置实现无人车障碍物避免功能。结果表明使用开源技术架构设计能够实现特殊领域无人靶车的自动驾驶控制。研究结果为后续产品的升级开发提供可能。