基于多异类传感器信息融合的微型多旋翼无人机实时运动估计

针对无人飞行器视觉定位结果存在较大时延而影响飞行器运动状态估计精度的问题,提出了一种基于多传感器数据融合的实时运动估计方法.首先,利用机载惯性测量元件(IMU)提供的姿态信息优化单目视觉定位算法,使得视觉定位结果的时延减小.然后,在利用卡尔曼滤波器估计飞行器运动状态的过程中,考虑了视觉定位结果的时延,利用加速度信息进行时延补偿.最终得到实时的高精度运动估计结果.在自主研制的四旋翼飞行器系统上对本文提出的方法进行了验证.通过与不考虑时延的方法的结果以及真实数据进行比较,证明了本方法的有效性.     

高速数据传输单元

为了满足无人机数据链对下行数据高速实时传输的要求,实现了一种基于PowerPC处理器和IEEE1394总线的高速数据传输单元。首先介绍了无人机数据链对下行数据传输设备的设计需求,其次详细介绍了下行数据传输设备的系统结构和数据传输单元的软硬件实现,最后通过 IEEE1394总线环绕测试的方法,验证了数据传输单元的功能和性能。验证结果表明：该数据传输单元具有设计简单、传输速率高、可靠性高和功耗低的特点,具有广泛的应用前景。     

与抽样相结合的县级作物遥感面积估算应用实例

为了探索遥感卫星影像和无人机调查在实际遥感面积估算中的调查效果和适用性,以广东省阳春市晚稻为例,采用卫星影像与无人机调查结果相结合,使用两种面积估算方法进行2013年晚稻种植面积估算。实验结果表明,比估计和回归估计方法的估算结果分别为22 501.1hm2和22 781.1hm2,二者的CV分别为8.84%和1.03%。研究结果表明:1无人机调查可获得高质量的面积测量信息;2优化后的样本能够支持面积估算过程,但其理论意义需要更进一步地讨论与证明;3卫星数据与无人机调查数据相结合的方法可以提供满足统计精度要求的面积测量结果,具有良好的应用前景。     

无人机转偏角测量优化仿真研究

为了保证无人机飞行过程中的安全可靠性,需对无人机转角偏移量进行测量.传统的测量方法为了简化计算过程,保证同步性,忽略了无人机飞行中的转角方向偏移误差,以遗传算法进行迭代计算,由于子代不断继承父代的包含误差的基因,导致测量过程存在较大缺陷,提出一种基于改进遗传算法的无人机转角偏移测量方法,分析了无人机转角偏移测量原理,给出遗传算法的一般模型,在此基础上,引入随机方向法,给出选择空间,确定基点,对产生的个体数以及产生的个体进行记录统计,产生一个随机向量,通过判断比较各自的适应值,获取优良的个体,从而有效实现无人机转角偏移量的测量.仿真结果表明,所提方法在增强无人机转角偏移量测量精度及可靠性方面具有很高的优越性.     

“蜘蛛车”在泄洪洞消缺及后期处理中的应用

针对溪洛渡水电站右岸泄洪洞流道混凝土过流面消缺施工中大坡度、大断面的特点,借鉴建筑工程登高维护作业经验,采用“蜘蛛车”辅助边墙登高消缺施工,充分发挥机械化施工占地少、效率高的优点,在节省成本的同时,保证了施工质量、安全和进度。介绍了对“蜘蛛车”的专用化改造和“荡秋千”自行提升过坎方式的创新实践,使其适用于复杂体型隧洞的登高消缺及维护作业,成功实现深度机械化施工。      

基于A*算法的无人机跟踪目标的航迹规划

针对无人机跟踪目标的航迹规划问题,文章提出了一种双评估函数的改进A*算法;首先,根据无人机在跟踪目标时的飞行特点提出了航迹规划策略,并结合无人机的油耗、航迹长短和机动性能等约束条件来设计中间目标点的评估函数和航迹片段的评估函数;之后,采用加权法对A*算法进行改进,以使航迹的优化与时间耗费之间找到平衡点;同时,改进在Open表中插入与删除节点的方式,提高计算效率;最后,通过对跟踪航迹的仿真,表明该算法可以快速、有效地为无人机在跟踪目标时规划出优化的航迹.     

无人机六自由度飞行建模与仿真研究

鉴于无人机在军事和民用领域广泛的发展,用数字仿真的手段可以验证无人机在特定条件下是否达到了飞行品质的要求,进而进行半实物仿真,最后进行飞行试验。通过飞行仿真可以缩短无人机的研制周期,降低研制经费和风险。无人机六自由度飞行仿真建模研究对无人机系统的初期研究和后期模拟训练器的研制都起着重要的作用。课题组利用Simulink工具进行了无人机六自由度飞行建模仿真研究,所建立的无人机的六自由度空气动力学模型既可以进行纯数字的仿真试验,也可以为后续研制高逼真的无人机模拟训练器中无人机动力学模型设计打下基础。     

Path planning in complex 3D environments using a probabilistic roadmap method

This paper presents a 3D path planning algorithm for an unmanned aerial vehicle （UAV） in complex environments. In this algorithm, the environments are divided into voxels by octree algorithm. In order to satisfy the safety requirement of the UAV, free space is represented by free voxels, which have enough space margin for the UAV to pass through. A bounding box array is created in the whole 3D space to evaluate the free voxel connectivity. The probabilistic roadmap method （PRM） is improved by random sampling in the bounding box array to ensure a more efficient distribution of roadmap nodes in 3D space. According to the connectivity evaluation, the roadmap is used to plan a feasible path by using A＊ algorithm. Experimental results indicate that the proposed algorithm is valid in complex 3D environments.     

一种基于自适应遗传算法的航迹重规划

航迹重规划技术是保证无人飞行器航行安全的关键技术之一。本文针对遗传算法航迹重规划容易陷入局部最优解的问题展开研究。采用自适应交叉变异概率的遗传算法规划局部航迹,避免了航迹早熟,防止航迹陷入局部最优解。通过仿真实验表明,自适应遗传算法能在模拟环境中规划出满足约束条件的近似最优航迹,提升了遗传算法解决航迹重规划的效能。     

基于某微型飞行器的2种图像导航算法性能比较

导航系统是微型飞行器中必不可少的重要部分,在城市、建筑物内部或强电磁干扰等环境下,要实现导航必须采用全新的技术。图像导航是其有效技术之一。根据微型飞行器导航系统实时性和算法精准性的要求,研究了2种图像导航算法：互相关匹配法和局部熵差法。为了降低计算量,使其易于工程实现,采用了分层搜索等技术,并对2种算法进行了改进。仿真结果表明：“互相关匹配法”更适合微型飞行器的图像导航。