基于无人机影像可见光植被指数的若尔盖草地地上生物量估算研究

地上生物量是衡量草地长势及生态系统服务功能的重要参数,对于草地生态系统碳收支、资源可持续开发等研究具有重要意义。研究基于若尔盖高原典型样带的无人机可见光影像和地面实测样本,建立生物量与多种可见光植被指数的指数回归模型,对比不同植被指数模型的生物量估算精度的差异。结果表明:可见光植被指数能够有效区分草地和其他覆盖类型,生物量与植被指数具有较好的相关关系。但基于不同波段建立的植被指数对生物量的估算精度存在差异,其中利用红、绿波段建立的植被指数NGRDI模型对生物量具有最高的模拟精度(R~2=0.856)和预测精度(验证样本ABE=94g/m~2,RMSE=124g/m~2)。研究获取了高空间分辨率的草地地上生物量,相关成果可为若尔盖高原碳收支、卫星遥感产品真实性检验、生态模型、资源可持续利用等研究提供方法与数据支撑。     

结合可见光植被指数和分水岭算法的单木树冠信息提取

相比于传统的人工实地调查的方法,通过无人机倾斜摄影测量技术多角度拍摄提取单木树冠信息,具有高效、准确和低成本等优势。以内蒙古自治区赤峰市喀喇沁旗西南部旺业甸林场的落叶松近成熟林为研究对象,以倾斜摄影测量技术获取的无人机影像为数据源,提出一种结合可见光植被指数和分水岭算法的单木冠幅提取方法。首先通过数字正射影像计算可见光波段超绿超红差分指数;选择合理阈值对图像进行二值化,并利用中值滤波对树冠区域图进行去噪处理,分离出植被与非植被区域;以植被区域为掩膜范围对冠层高度模型进行掩膜;最后,利用分水岭分割算法提取单木树冠进行精度验证。在树冠区域提取过程中,基于超绿超红差分指数结合阈值法成功分离出植被与非植被区域;通过中值滤波有效地去除了因亮度不均、阴影及非植被区域的纹理等信息所造成的斑点和噪声,保证了树冠边缘的完整性及树冠内部的连通性,同时减少了分水岭算法的过分割现象。单木尺度上,树冠参数信息提取的准确率分别为88.72%和79.38%,召回率分别为93.29%和88.60%,F测度分别为90.59%和83.74%;样地尺度上,相对误差分别为15.45%和22.92%。研究结果表明：基于数字正射...     

基于Curvelet变换的红外与彩色可见光图像融合算法

提出了基于二代Curvelet变换的红外与彩色可见光图像的融合算法。首先对彩色可见光图像进行IV1V2颜色空间变换提取亮度分量,然后对彩色图像的亮度分量和红外图像应用Curvelet变换,对低频系数应用亮度重映射技术后采用加权平均的融合规则,高频系数则采用取大融合规则,再对融合系数应用Curvelet逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验对比表明,相对于对传统融合算法中强度较高的源图像会淹没另一方背景纹理及细节的问题,该算法能有效提高红外光谱信息的充分融合,获得了视觉效果更好、综合指标更优的融合图像。     

无人机可见光遥感影像地物目标提取技术研究

无人机可见光遥感影像中地物目标边界清晰度较低,容易导致地物目标与背景之间的区分度降低,进而难以提取地物目标。为此,提出无人机可见光遥感影像地物目标提取方法。从光谱特征、纹理特征和边缘特征三个方面分析无人机可见光遥感影像特征。结合三种影像特征对无人机可见光遥感影像数据集实行增广处理。对完成增广后的数据集定义影像编码标签,以此确定地物目标增强权重,通过参量化处理地物目标光谱特征,计算光谱吸收指数,获取地物目标提取表达式,从而实现无人机可见光遥感影像地物目标提取。实验结果表明,所提方法能够保证地物目标边界的清晰度,具有较强的地物目标提取能力。     

基于无人机观测的水稻冠层样方多角度反射特点分析

无人机平台成本低和灵活性高的优点可弥补传统遥感平台的缺陷,为农业遥感近地表数据获取提供有效途径.任何型号无人机搭载传感器进行数据采集时均有一定的观测几何,但无人机观测几何诱发的方向反射差异及其在后续应用中的潜在误差仍需深入分析.利用无人机采集典型扬花期水稻田样方多角度观测,探讨其样方级别的方向反射及可见光植被指数的方向...     

基于梯度的红外与可见光图像直线匹配算法

研究红外与可见光图像优化匹配的问题,为了解决灰度差异对图像匹配的影响,增强描述子的鲁棒性,提出了一种利用直线的红外与可见光图像匹配算法。对提高红外与可见光图像匹配精度具有重要意义。算法首先通过Canny算法进行直线提取;然后采用高斯卷积核构造尺度空间;在不同的尺度空间中统计互不重叠的子区域的梯度方向的均值和方差以构造描述符,并将描述符归一化;最后采用最近邻算法实现直线匹配。实验结果证明该算法能够实现红外与可见光图像直线匹配的旋转不变性、尺度不变性且对遮挡具有鲁棒性。表明改进算法能实现红外与可见光图像准确匹配。     

基于主成分分析和植被指数的潮滩植被信息提取研究

针对潮滩湿地植被的特点,利用2004年7月30日的SPOT5数据,在主成分分析的基础上,结合归一化植被指数NDVI和归一化水体指数NDWI,进行了Brovey变换和小波变换融合处理。融合后得到的图像较融合前的图像和原始SPOT5图像在空间相关性、信息熵以及植被间的可分离度等指标上都有显著的提高。对融合效果较佳的基于NDWI和主成分的小波变换的图像进行最大似然法分类,与原始图像最大似然法分类结果相比,分类精度提高了4.41%。     

时间序列植被指数频域滤波去噪算法的优化研究

频域低通滤波是一种比较常用的去噪方法,但在对时间序列植被指数去噪时易受异常值的影响,所以需要对传统的频率域滤波算法进行优化.本研究采用的优化思路是:首先根据植被的生长规律识别出异常值,再通过滤波后的数值代替异常值,然后迭代执行频率域滤波进行去噪,直到结果中不存在异常值为止.分别对MODIS-NDVI进行本文优化算法和传统傅里叶与小波低通滤波去噪,结果表明优化的算法能够在不借助已知图像质量评价信息的条件下,有效地避免了异常值的干扰,从而大幅度地提高了图像的质量和应用效果.     

基于不同植被指数的重庆地区物候参数提取对比研究

基于不同植被指数提取物候参数是分析长时间物候变化的重要基础。以多云雾的重庆地区为例,使用2010～2019年MODIS NDVI/EVI/EVI2共3种长时序的植被指数数据,通过D-L滤波方法分析了不同植被指数特征;并使用动态阈值法和趋势分析法,对比研究了基于3种植被指数提取的物候参数结果及其随不同地形因子的分异规律,结果如下：(1)EVI和EVI2的时间序列拟合曲线比NDVI的拟合曲线更加平滑,3种植被指数原始值与拟合值的差值主要分布为NDVI(0.05～0.18)、EVI(0.03～0.11)、EVI2(0.03～0.1)。(2)基于3种植被指数提取的物候参数在空间分布和变化趋势上呈现一致性,其中EVI和EVI2提取的植被指数参数皆相近,相差5d之内占比79%以上,SOSEVI2变化显著性区域所占比面积最高（16.36%）,SOSNDVI最低为12.37%。(3)SOS随海拔升高而推迟,EOS随海拔升高先延后再提前,LOS随海拔升高先延长后缩短,且EOSNDVI、LOSNDVI随着海拔增加分别与EOSEVI/EOSEVI2、LOSEVI/LOSEVI2差异增大,不同植被类型上,EV...     

利用垂直植被指数推算作物叶面积系数的理论模式

从作物冠层对光谱的反射特征出发，推导了叶面积系数LAI的遥惑枯算模式，并利用水稻样点观浏数据对模式进行了验证，取得了良好效果。     

无人机飞控/导航系统便携式测试仪设计

针对当前某型无人机飞控/导航系统现场联调发生故障时无法快速定位故障点而造成调试周期过长的问题,根据有固定航姿参数输入的飞控/导航系统会产生固定输出的原理,提出并实现了一种基于现场测试仪的快速诊断方法;基于DSP和CPLD的便携式飞控/导航系统测试仪通过实验电缆把测试仪与被测设备相连,可以方便、直观、快捷、可靠地确定出被测设备是否存在故障。     

基于模型的无人机平台管理系统自动测试研究

为实现某无人机平台管理系统的功能逻辑测试,开发了一套通用化的测试设备和测试用例编辑工具;通过总结被控系统的静态及动态特征,用编辑工具生成的测试用例模拟了各系统,建立了系统模型;测试过程中,测试设备的激励信号按条件或时序自动发送,测试用例与平台管理系统完全自主交互,实现了平台管理系统功能逻辑的自动测试;该自动测试方法可以将现有的多个测试用例组合,方便地编辑复杂自动测试用例;通过复杂的测试用例实现了多通道并行自动测试、多被控系统的全任务流程自动测试;该自动测试方法减轻了测试人员负担,使得测试效率提高了4倍,节省了约80%的测试时间。     

人工蜂群算法的无人机航路规划与平滑

航路规划是无人机(UAV)作战任务规划系统的关键组成部分,目标是在适当的时间内为UAV计算出最优或次最优的飞行航路.人工蜂群(ABC)算法是一种最新发展的模拟昆虫王国中蜜蜂群体寻找优良蜜源的群体智能优化算法.采用人工蜂群算法完成无人机的平滑航路规划,首先阐述了人工蜂群算法的基本原理,然后将无人机航路规划问题通过建模转换成为一个多维函数优化问题,利用人工蜂群算法的优势,找到多维函数的最优解,最后对优化后的航路进行了平滑,使UAV对规划后的航路可飞.仿真实验结果表明,此方法可有效规划出航路,且所规划的航路可飞.     

平行机器人与平行无人系统:框架、结构、过程、平台及其应用

本文将基于ACP（Artificial societies,computational experiments,parallel execution）的平行系统思想与机器人领域相结合,形成一种软硬件相结合的框架,为无人机、无人车、无人船在复杂环境中实验、学习与实际工作提供便捷、安全的平台,即平行无人系统.本文从平行机器人的基本概念出发,提出平行无人系统的基本框架,并介绍了各模块的基本功能与实现方法,探讨了其中的关键技术.然后本文围绕无人机、无人车、无人船三个方面展望了无人平行系统在实际中的应用和所面临的挑战,提出了平行无人系统的未来发展方向.     

旋翼无人机变速下的多图像目标监测仿真

旋翼无人机在变速状态下的多图像目标识别对飞行性能有着重要的影响.旋翼无人机变速状态下,采集的多目标图像受到飞行不定速度的影响,造成采集的识别目标图像之间会出现可识别特征叠加、特征纯正缝隙和重叠等问题,造成可识别图像特征不连续.利用传统算法识别飞机变速下采集的多目标图像特征,无法对不联系的图像特征进行建模,一旦发生飞行速度变化,会造成无人机多目标识别结果出现较大偏差.提出采用经验模态分解算法的旋翼无人机多目标识别方法.根据旋翼无人机采集的不同目标的航拍图像,进行经验模态分解,针对分解结果进行重构,实现变速下多目标航拍图像融合.将融合处理后的结果,进行特征点提取和空间位置计算,实现旋翼无人机的多目标识别.实验结果表明,利用改进算法进行旋翼无人机的多目标识别,能够提高变速下多图像目标识别的准确性.     

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。     

无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站-地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。     

双架次无人机(UAV)协同侦察的航路轨迹研究

本文介绍了交叉熵算法的基本原理、具体的建模方法、交叉熵算法的实时性和鲁棒性的特点,在实际应用中显示了良好的效果。鉴于军事侦察时间的紧迫性和空间的全面性的特点,依据无人机的具体应用技术特点,本文利用交叉熵算法对双架次的无人机的侦察路径进行规划,为路径规划提供了一种新的解决方法,并保证了侦察任务的路径规划在
在时间和效能上达到最优。     

基于无迹卡尔曼滤波的无人机毫米波波束跟踪算法

针对无人机收发端相对运动导致毫米波窄波束无法实时匹配这一问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的三维波束跟踪方法。该方法首先将波束的俯仰角和方位角作为系统状态向量,对其进行无迹变换,获得采样点集。而后,根据采样点集计算出状态预测值和测量预测值,并以此为基础,根据计算出的卡尔曼增益更新状态向量,获得状态向量的最优估计值。仿真结果表明,此方法满足了无人机实时波束跟踪需求,有效地提高了三维环境下毫米波窄波束的跟踪精度。     

无人机控制器测试系统的设计与实现

为保证无人机控制系统的可靠性及稳定性,在其投入生产前,有必要对控制系统中各部分的设计、所使用器件及其功能的实现进行检测,为后续的调试与应用节省人力、物力与时间;为此针对某型无人机控制器提出并实现了一种以DSP为处理核心的测试系统方案,详细给出了系统整体方案的设计和具体功能模块的测试方法;该测试系统体积小、携带方便、可靠性高,经实际应用表明,该系统可以很好地完成控制器各部分的性能测试。