固定翼巡线无人机实时蚁群算法路径规划

本文针对传统蚁群算法局部早熟等问题对算法进行了改进,并对无人机路径规划及重规划多条件约束问题进行了研究,提高蚁群算法航迹规划计算速度及全局性来满足实时蚁群算法航迹规划要求。文章针对传统蚁群算法的早熟问题采用全局与局部信息素互补衰减法,来高效完成蚁群算法寻优问题,并当无人机偏离航线时能及时根据无人机所在位置重新规划。通过实验结果得出蚁群算法具有快速的计算能力,能在短时间内对更改的路径进行响应,完成无人机自校正航迹规划。     

多失真混杂的无人机图像质量盲评价

目的 面向多失真混杂的图像质量盲评价问题目前仍然是计算机视觉领域具有挑战性的工作之一,无人机图像受成像条件影响混杂多类失真,图像质量的准确评价是其效能发挥的关键环节。为此,引入并改进了基于自然场景统计的距离度量评价模型,提出多失真混杂的无人机图像质量盲评价方法。方法 从图像的结构性、信息完整性和颜色性3个不同的角度研究并提取了与无人机图像质量敏感的特征因子集;以实拍标准测绘图像库为原始图像获得MVG特性参数作为度量基准解决了盲评价中缺乏训练集的问题;构建了以实飞图像为样本的无人机图像质量数据库（UAV image set）,为相关问题的研究提供数据集和评价参考。结果 针对所构建的数据库,本文算法在主客观一致性、算法运行时间上与其他算法进行了对比实验。相比较其他经典算法,本文算法的主客观一致性较高,达到了0.8以上,运行时间较快,过到1.2 s。此外本文还给出了块大小对算法影响以及单特征对图像的评价结果,证明算法选择的图像块大小和图像特征符合质量评价的需要。结论 针对无人机图像所包含的多失真构建质量评价综合模型,该模型可满足无人机图像质量需求。     

利用色调—亮度彩色分量的可见光植被指数

目的 无人机遥感具有高时效、高分辨率、低成本、操作简单等优势。但由于无人机通常只携带可见光传感器,无法计算由可见光-近红外波段组合所构造的植被指数。为解决这一问题,提出一种归一化色调亮度植被指数NHLVI （normalized hue and lightness vegetation index）。方法 通过分析HSL （hue-saturation-lightness）彩色空间模型,构建一种基于色调亮度的植被指数,将该植被指数以及其他常用的可见光植被指数,如归一化绿红差值指数NGRDI （normalized green-red difference index）、过绿指数ExG （excess green）、超绿超红差分指数ExGR （excess green minus excess red）等,分别与野外实测光谱数据和无人机多光谱数据的NDVI （normalized difference vegetation index）进行相关性比较;利用受试者工作特征曲线ROC （receiver operating characteristic curve）的特点确定阈值,并进行植被信息提取与分析。结果 NHLVI与NDVI相关性高（R²=0.776 8）,而其他可见光植被指数中,NGRDI与NDVI相关性较高（R²=0.687 4）;ROC曲线下面积大小作为评价不同植被指数区分植被与非植被的指标,NHLVI指数在ROC曲线下面积为0.777,小于NDVI （0.815）,但大于NGRDI （0.681）,区分植被与非植被能力较强。为进一步验证其精度,利用阈值法提取植被,NHLVI提取植被信息的总体精度为82.25%,高于NGRDI （79.75%）,尤其在植被稀疏区,NHLVI的提取结果优于NGRDI。结论 提出的归一化色调亮度植被指数,提取植被精度较高,适用于无人机可见光影像植被信息提取,为无人机可见光影像的应用提供了新方法。     

基于GPS、磁罗盘与大气数据计算机的无人机风估计

针对无人机实时航路规划及适应环境变化的自主能力发展需求,提出了一种新的风估计与空速校准的方法;该方法基于GPS接收机、大气计算机和磁罗盘等传感器实现;针对定常风模型,风速、风向能够利用地速、风速和空速之间的速度矢量三角形关系计算得到;采用无导扩展卡尔曼滤波(DEKF),估计风场信息以及真空速的比例校准系数;利用某型无人机数字仿真平台,在2D定常风条件下进行了全过程自主飞行仿真;仿真结果表明:该方法在航路跟随的直线段、转弯段均能准确估计。     

基于TDMA的无人机多址协议分析与仿真

针对未来战场无人机群作战组网的特点和现有固定TDMA协议无法满足网络拓扑动态变化的缺点,引入按需分配机制,提出了一种能够支持高动态组网方式的DTDMA多址接入协议。利用相关知识对协议性能进行了理论推导和分析,重点研究了改进后协议的吞吐量和端到端时延变化。利用OPNET对协议进行了建模仿真。结果表明,DTDMA协议在不同优先级业务共存条件下较TDMA的时延和吞吐量性能有了明显的提高。     

基于微型自动驾驶飞机的航拍航摄遥感系统

飞机是一种重要的遥感平台。我们发展了一套基于微型自动驾驶飞机的航拍航摄系统。该系统具有以下特点：（1）野外作业机动灵活,对场地和气象等条件要求不高;（2）费用较低,无人身安全之虑;（3）所获得的相片和图像清晰,分辨率较高,可达到分米的量级;（4）在航拍航摄时,同时有GPS信息（即经、纬度和高度）;（5）可进行定点定高拍摄,适合对无人区的遥感普查（例如：土地利用和气象及地质灾害等）。     

动态非线性智能体网络的渐近一致协议

提出了由一般非线性方程描述的多个智能体组成的网络达成渐近一致的概念,以及多动态智能体网络的渐近一致协议问题,介绍了表征网络信息流的图论知识,讨论了在一定的网络信息流拓扑结构情况下,使用非线性控制理论得出的多动态智能体网络最终达成渐近一致的协议的形式、计算方法及其存在条件。运用该一致协议对多无人机系统进行编队控制,其仿真结果表明了该一致协议的应用领域和有效性。     

神经网络直接逆控制在无人机飞控系统中的应用研究

针对无人机发生故障时系统的非线性耦合特性,提出了一种基于神经网络直接逆控制的飞行控制方法,用于在飞机发生故障时进行控制律重构以恢复对飞机的控制;根据无人机发生故障时非线性运动的特点,确定适当的神经网络结构建立无人机非线性系统的逆系统,并与被控对象串连可以对非线性耦合系统进行线性化解耦,然后引入PID反馈控制进一步提高神经网络逆控制系统的性能;仿真分析表明该方法在无人机发生故障采用传统PID控制失效时,在误差允许范围内可以用来对无人机进行控制。     

低成本航空侦察视频压缩系统研究

设计了一种无人机视频压缩与传输系统;采用TMS320C2812进行系统控制,通过集成图像传感器OV7620完成图像信号的采集和数字化处理,以ADV612芯片对采集图像进行小波变换;经过CPLD和DSP完成变换域数据的压缩和转换发送;图像的无线传输使用甚高频数字电台;地面站解码后,送入上位计算机进行图像处理;系统时间延迟较小,实时性较强,基本满足工程实际需要;对SPHIT算法中的零树结构进行改进,给出最小零树结构一种简单可行的划分策略,通过Matlab仿真实验对两种算法进行对比,结果表明改进措施有效。     

Vehicle Teleoperation Interfaces

Despite advances in autonomy, there will always be a need for human involvement in vehicle teleoperation. In particular, tasks such as exploration, reconnaissance and surveillance will continue to require human supervision, if not guidance and direct control. Thus, it is critical that the operator interface be as efficient and as capable as possible. In this paper, we provide an overview of vehicle teleoperation and present a summary of interfaces currently in use.