改进Mask R-CNN在航空影像目标检测的研究应用

针对通用目标检测算法在检测航空影像目标所表现的性能缺陷,提出一种改进Mask R-CNN算法用于航空影像的目标检测。该算法增加图像融合网络,将可见光图像与红外图像进行融合,消除目标被阴影遮蔽对检测造成的影响;同时改进了特征金字塔结构,使特征提取过程中的高层语义特征和低层定位信息得到充分融合,各尺度目标的检测精度得到提升;为解决小目标检测精度低和定位难度高的问题,该算法采用新型区域建议网络SD-RPN,在不同深度的卷积层设置合理大小的滑动窗口,用以检测不同尺度类型目标,使建议区域更加精准。实验结果表明,相比较主流检测算法,该算法在VEDAI数据集上表现出色,检测精度提升较大,尤其是小目标检测的精度提升显著。     

基于无人机-配送车联合配送的优化算法研究

针对物流配送领域的一种新型交付方式--无人机联合配送车协同配送包裹,研究无人机与配送车联合路径以最小化交付时间的问题,提出了一种新型优化迭代算法。该算法将问题分为两步,首先确定配送车路线及客户节点分配,然后固定配送车路线及无人机节点,确定二者汇合节点生成无人机配送路线。算法最后保留满足约束条件的无人机路线及对应配送车路线,得到联合配送总耗时。以此方式从最少的配送车节点开始迭代,通过更新全局上界得到最优解。通过对10、11节点的示例验证,表明该算法能够有效缩小搜索范围,提高运行效率,在合理时间内求解中小规模示例。     

基于模型预测控制的无人机时空协同航迹规划

为了求解同时实现空间协同和时间协同的多无人机时空协同问题,提出了基于分布式模型预测控制的多无人机在线协同航迹规划的方法。建立了由MPC（Model Predictive Control,）控制器、空间协同模块和时间协同模块组成的多无人机分布式时空协同航迹规划框架结构。MPC将时空协同问题转化为滚动优化问题,优先级的方法实现了空间协同和时间协同的解耦,同时改进了碰撞冲突消解规则,并设计了时间冲突消解规则,解决了分布式时空协同问题的动作一致性问题。仿真实验表明,该方法可以有效地实现多无人时空协同航迹规划。     

无人机群目标搜索的主动感知方法

为提升蚁群搜索算法在规模大的栅格环境中对未知目标的搜索效率,提出基于蚁群算法的主动感知搜索框架。该框架通过应用历史环境信息来选择无人机的运动方式,并由无人机运动方式和感知域信息得到新的环境信息,从而实现无人机群的智能自动化搜索功能。新方法计算出一种具有探索偏好的未搜索概率,可使无人机搜索时偏向未搜索程度高的栅格,以此来提高算法的搜索能力。同时,以未搜索概率和信息素作为运动方式决策的依据来建立一种新的运动方式选择机制。该机制不仅考虑了目标可能出现的区域,又可兼顾未知区域,从而可实现无目标先验信息条件下的搜索过程。仿真结果表明,此算法在规模大的栅格环境中,与现有算法相比具有更高的搜索效率,并且得到的目标分布信息将更加全面。     

软式空中加油半实物仿真系统研究

为模拟软式空中加油相对运动过程,研究加油机和受油机在近距离时的气动影响和飞行接近策 略,提出了一种考虑尾涡流、头波效应影响的软管-加油伞运动模型,仿真实验表明该模型能够准确模拟软式 空中加油相对运动过程,在某型飞机大型球幕飞行训练模拟器的基础上,开发了一套基于该运动模型的软式空 中加油半实物仿真模拟训练系统,对加油伞组件控制方法进行了详细设计,并利用 OpenGL 语言开发了一套空 中加油可视化模拟训练插件。     

Single Radar Measurement Method for Antiaircraft Projectile Miss Distance

To measure miss distance for antiaircraft projectile,a radial velocity identification and positioning method with a single radar is proposed.By analyzing the spatial resolution of multi-frequency ranging radar,the discrimination and testing model of this radar for multi-targets (projectile and target) is established to analyze the systematic error of antiaircraft miss distance.Then through the aerial target flight test and contrast test with optical test equipment,the validity of the measurement method is verified.This new method has the potential to be used in the measurement of antiaircraft projectile miss distance.     

禁飞区无人机预警算法研究

针对大量在空中无秩序飞行的无人机有可能会闯入飞机场等禁飞区的情况,为了避免发生空中交通安全事故,提出了一种无人机禁飞区预警算法。首先,该算法经过坐标变换将描述无人机位置点的GPS坐标转换成对应的平面坐标;接着,采用改进的最小二乘曲线拟合算法预测出无人机的飞行轨迹;然后,通过计算预测的飞行轨迹曲线在当前点的切线是否会与描述禁飞区的电子围栏相交,来判断无人机是否会进入禁飞区。同时,所有的无人机都会安装上飞行数据记录模块,来实时地为该算法提供无人机的飞行状态信息。最后,通过MATLAB仿真实验验证了该预警算法的可行性和有效性,表明该算法可以对禁飞区周围的无人机进行预警。     

基于PSO-RBF的航空相机电源板故障诊断技术研究

针对机载航空相机电源板故障率高,传统故障诊断方法技术不足而造成的相机维护难度大的实际问题,提出一种基于PSO-RBF神经网络的电源板故障诊断方法。考虑选取RBF网络训练算法中隐含层节点数和中心参数的难题,采用实用粒子算法约简了RBF神经网络,设计了航空相机电源板故障诊断系统方案,并给出了诊断系统的软件模块和实现方法,实现了从计算机仿真到工程应用的电源电路故障诊断。仿真与实际检测实验结果均表明,系统在不依赖任何标准设备和附加测点时,可对航空相机电源板进行实时、全自动化故障检测,其故障现象的检测覆盖率为100%,故障诊断平均可靠性可达到97.73%,故障器件定位率可达到96.89%。     

双目立体视觉的无人机位姿估计算法及验证

针对无人飞行器在未知复杂环境下的导航问题,提出了一种基于双目立体视觉的无人飞行器位置和姿态估计算法。用双目摄像机采集立体图像序列,对图像进行立体校正后使用Harris算法提取特征角点,用NCC算法获取匹配特征点,导出摄像机坐标系下的特征点坐标,得到三维立体特征信息,使用RANSAC算法与L-M迭代算法得到无人飞行器姿态和位置估计值。实验结果表明,基于双目立体视觉的位姿估计算法能适应未知环境变化,计算结果与实际位姿量相比误差小,能满足无人飞行器导航要求,可为无人飞行器的导航实现提供一套新途径。     

An optimization model of UAV route planning for road segment surveillance

Unmanned aerial vehicle （UAV） was introduced to take road segment traffic surveillance. Considering the limited UAV maximum flight distance, UAV route planning problem was studied. First, a multi-objective optimization model of planning UAV route for road segment surveillance was proposed, which aimed to minimize UAV cruise distance and minimize the number of UAVs used. Then, an evolutionary algorithm based on Pareto optimality technique was proposed to solve multi-objective UAV route planning problem. At last, a UAV flight experiment was conducted to test UAV route planning effect, and a case with three scenarios was studied to analyze the impact of different road segment lengths on UAV route planning. The case results show that the optimized cruise distance and the number of UAVs used decrease by an average of 38.43% and 33.33%, respectively. Additionally, shortening or extending the length of road segments has different impacts on UAV route planning.