无人机视觉定位与避障子系统研究

以无人机视觉定位与避障系统为研究对象,利用单目视觉定位与红外线传感器相结合的方式,准确识别障碍物,然后利用RGB模型进行图像处理,将图像二次分割,得到图像的轮廓曲线边缘,结合红外测距的数据结果,确定障碍物的位姿等信息。建立碰撞圆锥模型,实现无人机以特征点为圆心、危险距离为半径的绕行路线,实现避障。实验证明,AABB视界区碰撞模型能精确判断无人机飞行路径中的避障,提高无人机飞行效率。     

基于双目全景视觉的无人机避障技术探究

无人机经常应用于复杂的环境之中,该环境要求无人机具有自动避障功能。在常用的避障技术中机器视觉具有不可替代的作用,而双目全景视觉集中了双目和全景的优势,在无人机避障领域具有广阔的应用前景。详细分析双目视觉技术、全景视觉技术及双目全景视觉技术的结构和原理,并提出基于双目全景视觉的无人机避障技术流程和该技术未来的发展方向。     

基于矢量场法的无人机三维路径跟踪控制

为实现固定翼无人机自主跟踪预定的三维路径,提出了一种基于矢量场法的三维路径跟踪算法.建立了固定翼无人机的运动学模型,并介绍了用于三维路径跟踪的矢量场法,分别推导得出了直线路径和螺旋线路径跟踪所需的期望速度矢量,得到跟随路径所需的期望航向角和航迹角,为无人机横向通道控制和纵向通道控制提供输入,将无人机引导到预定的轨迹上.此外,针对航段切换问题,提出了一种基于圆角几何的切换策略,采用螺旋线来拟合相邻航段,根据无人机是否通过半平面作为切换准则,实现无人机平滑过渡相邻航段.通过仿真实验评估该算法在不同初始条件下的性能,结果表明该方法能使无人机跟踪预定的三维路径,且具有良好的跟踪性能.     

基于深度学习的无人机自主避障方法研究

为解决室外复杂环境下单一类型传感器无法满足自主避障需求的问题。本文以多旋翼无人机为研究对象,提出一种多种类型传感器复合使用的方式,以提升无人机避障防撞能力。将深度学习目标检测方法引入到障碍物识别中,通过彩色信息与深度信息相结合的方式,提升障碍物定位信息精度,并依据障碍物类别制定无人机飞行策略。结果表明:本文方法提升无人机在复杂环境下避障防撞能力,为无人机自主飞行研究提供理论依据和技术支撑。     

基于Transformer模块和CNN的无人机避障方法研究

针对传统CNN避障方法无法获得全局感受野、图像特征提取计算量大的问题,以四旋翼无人机为研究对象,提出一种基于Swin Transformer模块改进CNN模型的无人机避障方法。首先,使用Swin Transformer代替CNN模型中的Conv2D层,进行全局信息特征提取;然后,构建3个残差结构相连的Swin Transformer网络,输出无人机在当前飞行环境下的转向预测和碰撞预测;最后,设计无人机多姿态映射控制系统,输出无人机避障控制指令。实验结果表明,所提方法碰撞预测平均准确率为96.8%,转向预测均方根误差(RMSE)为0.068,满足了无人机自主避障的要求。     

基于毫米波雷达的复合翼构型无人机避障系统研究

针对复合翼无人机的避障问题,设计了一种基于毫米波雷达和二自由度对准装置为硬件基础的避障预警系统.该系统的对准控制算法以复合翼无人机的实时姿态、速度信息为输入,以装置的2个自由度机构的控制量为输出,使置于装置末端的毫米波雷达始终朝向期望方向,解决了雷达探测方向的对准问题.该系统规定了4种应对策略,制定了以雷达探测数据为基...     

基于激光传感器的农业无人机避障路径控制系统设计

农业无人机在工作运行中基本处于障碍物较多的低空环境中,如果没有避障路径控制系统协调,极易发生碰撞、坠毁事件.为此设计一种基于激光传感器的农业无人机避障路径控制系统,由Pixhawk飞控设备与GPS位置监测单元、高度监测单元构成硬件系统,通过陀螺仪与加速度、磁力计方式控制无人机姿态角,再根据串级执行调节方法控制其飞行高度...     

井下巡检无人机系统设计及定位与避障技术

矿井环境无GPS、空间狭窄且光照条件差,无人机在该环境下的飞行面临很多挑战.针对无人机井下巡检作业这一特殊应用场景,设计了能够自主定位和避障的无人机系统.该无人机系统基于激光SLAM实现同步定位,由激光点云生成的八叉树地图构建了飞行安全通道,并优化无人机的飞行路径,再通过最小化加速度优化指标,将路径点生成为光滑平缓的飞...     

基于改进SIFT图像匹配的无人机高精度避障算法设计

为提高无人机避障能力,提出基于改进SIFT图像匹配的无人机高精度避障算法.通过角点匹配和多分辨模式识别,实现对无人机高精度避障的图像显著特征点检测,通过对比梯度分析和参数融合识别,实现对无人机高精度避障图像信息加权融合处理,采用改进SIFT图像匹配方法,匹配无人机高精度避障地理空间网格,实现避障算法的优化设计.仿真结果...     

基于改进速度障碍法的水面无人艇动态避障

针对水面无人艇在复杂海况下的动态避障问题,构建了障碍物模型和碰撞风险模型,通过引入多个约束条件的改进速度障碍法,实现了复杂海况下水面无人艇动态避障的航迹重规划。针对无人艇长宽比较大的几何特点,提出了矩形包围框的障碍物模型描述方法,建立无人艇相对运动模型,并在船体坐标系下计算相对运动参数。通过计算碰撞危险度来确定开始避障的时机。最后,在速度障碍法的基础上引入障碍物模型约束和水面无人艇自主局部避障系统特性约束对避障路径进行优化,并通过实验获得动态避障环境下的航迹重规划结果。基于V-REP(Virtual Robot Experimentation Platform)平台仿真实验以及实船避障实验表明,在航速12节的情况下,避碰过程中的路径重规划时间在15 s以下,满足在实际航行多约束条件下水面无人艇的动态避障要求。     

基于向量场法的固定翼无人机制导算法的设计与实现

研究某中小型固定翼无人机在风干扰环境下的制导控制问题,对无人机路径跟随制导算法进行了改进。结合该无人机的姿态控制系统与路径跟随问题模型,设计了一种基于向量场的侧向制导算法,该算法只考虑侧偏距作为影响航线角指令变化的唯一因素,代替了基于 PID 的侧向制导算法,并与 PID 纵向制导算法进行了融合。通过数字仿真实验和半实物仿真实验验证了改进后算法的有效性和优越性,无人机路径跟随性能明显更优,抗风干扰能力显著提升。     

基于高斯概率分布场的VFH避障方法研究

提出一种基于传统VFH(Vector field histogram)避障算法的改进形式，称为PVFH算法。这种方法融入高斯概率分布场，进一步完善VFH算法在第一层对环境信息的提取和利用，为后几层的最优选择提供充分可靠的数据来源。利用这种方法，机器人能够比较好的反映障碍物环境，并对其做出比较准确的反应。     

基于神经网络模糊控制的单目无人机视觉避障方法研究

为了提高单目无人机航行安全性能,提出基于神经网络模糊控制的单目无人机视觉避障方法。结合SURF算法采集单目无人机运行路径,优化无人机规避功能模块的功能,规范无人机航行参数标定数值。根据采集到的参数数值,选择并筛选单目无人机航行路径。计算单目无人机障碍物避让路线数值,选择最优避障路线,实现单目无人机视觉避障方案的准确选择,保证运行安全和稳定。通过实验证实,基于神经网络模糊控制的单目无人机视觉避障方法具有较高的避障有效性和实用性,可以更好地保障无人机航行安全,充分满足研究要求。     

基于改进人工势场法的电力巡检机器人自动避障轨迹规划

为了使巡检机器人在电力系统中避开障碍物,顺利完成电力巡检工作,提出基于改进人工势场法的电力巡检机器人自动避障轨迹规划方法。构建了电力巡检机器人的被控对象模型,分析电力巡检机器人的避障运动学,根据分析结果采用栅格法获取环境参数,实现环境建模,获取电力巡检机器人工作环境信息;引入改进人工势场法,叠加斥力势场和引力势场获得合力势场,判断环境中的障碍物并规划避障路线,完成电力巡检机器人自动避障轨迹的规划。实验结果表明,所提方法的避障准确率高、规划效果好、规划效率高。     

基于虚拟力场法的移动机器人避障研究

针对移动机器人,提出了一种基于虚拟力场法的位置闭环避障方法。该方法简易、直观,使机器人在移动过程中能够检测到未知的障碍物并避开它,实现机器人朝着目标点移动。通过实验验证了这种方法的效果良好。     

基于半实物无人机训练模拟器研究

为了增强训练效果,文中基于地面控制站和无人机设计了基于半实物无人机训练模拟器.给出了该训练模拟器的结构和传输方式,介绍了该训练模拟器的实现方法.训练模拟器有着真实的操作环境,能够增强训练效果,能够对多个子系统进行测试.     

一种考虑安全的移动机器人矢量场路径规划算法

提出了一种考虑安全的移动机器人矢量场路径规划算法,环境的矢量场模型体现了路径对安全的不同要求。通过调节模型参数可以规划得到安全和长度两个标准下的满意路径,此路径既不会太接近障碍,也不会太长。所提出模型计算简单,计算量与运动空间障碍的个数成正比。算法鲁棒性强,除了固定环境,还适合用来进行动态环境下的路径规划。仿真结果验证了算法的有效性。