基于双目技术的无人机自主三维定位方法研究

无人机具有体积小、造价低、机动性强、隐蔽性好等优点,在军事侦查、地理勘测、目标跟踪等领域应用广泛。由于无法采用造价昂贵、体积庞大的精密惯导设备,当应用场景为弱或无GPS环境时,无人机的准确位置信息将难以获取,并且在实际飞行过程中还面临着GPS信号不稳或易遭欺骗等挑战。针对以上问题,提出了基于双目技术的无人机自主三维定位方法。介绍了双目立体视觉技术的光学物理原理,以及双目摄像头与目标的距离判别算法;设计了无人机通过双目技术进行三维定位的方法;详细说明了通过RSS定位方法计算出无人机的精确三维位置信息的运算步骤及矩阵计算式;通过MATLAB仿真实验检验了该基于双目技术的无人机自主三维定位方法的有效性和可实现性。结果表明,该无人机自主三维定位方法具有定位精度高、普适性强等特点。     

基于RTK定位技术的输电线路无人机自主巡检方法

为了提高无人机在输电线路巡检作业中的定位精度,保障无人机按照预设巡检线路进行自主巡检,提出基于RTK定位技术的输电线路无人机自主巡检方法。采用基于RTK定位技术获取输电线路无人机的动态位置,基于无人机动力学模型识别无人机姿态信息,结合串级模糊PID控制器控制无人机的作业姿态按照巡检路线巡检,实现输电线路无人机自主巡检。实验结果表明,所提方法能高精度定位无人机位置,定位误差控制在1 cm之内,并且俯仰角都可在1 s内抵达理想值,可有效控制无人机准确按照预设巡检线路完成自主巡检,避障效果较好。     

小型无人机自主飞行控制技术的研究

当前,世界各国都加强了对于无人机的研究,这主要在于无人机有效地摆脱了人承受能力的束缚,可以在一些特殊的环境中和不确定的对象下执行高危险的任务。本文首先阐述了无人机自主控制技术的发展需求,然后深入分析了小型无人机自主控制的关键技术,进一步探讨了我国无人机自主控制层级的发展,最后对小型无人机自主控制的未来研究方向做了展望。     

无人机自主目标识别与定位应用研究

面向无人机自主侦察任务中在线目标识别与定位需求,首先梳理了无人机侦察中目标识别领域的相关研究成果;然后,介绍了Faster RCNN目标识别算法的实现原理,并针对任务需求进行了改进;之后,介绍了图像拼接的相关算法并进一步提出了目标相对定位算法;最后,设计了完整的侦察试验流程对所设计自主目标识别与定位方法进行验证;结果表明,改进的目标检测网络能够达到83.3％的识别准确率和35帧/秒的识别速度,所提出的相对定位算法可以达到0.702 m的平均定位精度,能够满足侦察无人机在线目标识别与定位的任务需求.     

基于视觉的四旋翼无人机自主定位与控制系统

针对GPS(global positioning system)信号缺失环境下无人机(UAV)自主飞行控制问题,设计了一种基于视觉的自主定位与控制方法.首先通过增加特征点提取数量和优化关键帧存储来对传统视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)算法进行改进,提高了算法的鲁棒性与通用性.其次,引入光流传感器作为视觉SLAM地图丢失情况下辅助位置信息测量单元,提高无人机飞行控制的安全性,并成功地克服视觉SLAM图像丢失问题和光流法存在的位置漂移问题.然后采用EKF(extended Kalman filter)融合无人机位置和3维加速度信息,得到了较为精确的位置信息,同时提高了信号输出频率.最后,利用上述方法获取的无人机位置信息设计PID(proportion integration differentiation)和RISE(robust integral of the signum of the error)非线性控制器,增加了算法的鲁棒性.为验证该控制策略的有效性,搭建了四旋翼无人机视觉控制系统实验平台.该平台采用嵌入式控制系统架构,使用机载计算机运行所提算法,避免了图像及控制命令在无线传输过程中引起的时间延迟和信号干扰.室外飞行实验表明,此控制方案实现了自主定位与飞行控制功能.     

RSSI辅助的蒙特卡罗盒定位算法

针对以蒙特卡罗为基础的几种无线传感器网络定位算法普遍存在定位精度和采样效率低的问题,文中提出了一种RSSI辅助的蒙特卡罗盒定位算法（RAMCB）。通过实验构造出符合实际环境的RSSI和距离区间的映射关系数据库;在定位阶段,未知节点利用来自一跳和两跳锚节点的RSSI值查询数据库,得到与一跳和两跳锚节点的距离区间,利用距离区间建立更为精确的采样箱,以提高采样效率;未知节点根据样本到一跳、两跳锚节点的估计距离和实际距离的差值来动态赋予样本的权值。仿真结果表明：RAMCB算法能有效提高定位精度和采样效率。     

基于红外影像辅助的无人机自主巡检规划方法设计

为了提高对电网线路的自主巡检能力,设计了基于红外影像辅助技术的无人机自主巡检规划方法.在对电网线路实施红外成像处理的基础上,在机器视觉环境下提取红外影像的边缘轮廓特征量和纹理信息.然后结合对红外影像的信息融合和边缘区域检测结果提取影像的像素类别,通过模糊聚合融合处理方法检测影像的主成分特征,从而完成对影像信息增强处理....     

移动机器人自主导航矩阵二维码辅助定位研究

移动机器人自主导航过程中,为机器人提供精确地位置信息十分重要,只有机器人有了精确地位置信息才能准确地导航到目标点。由于单纯的惯性和里程测量系统的相对定位方式都不能消除长时间的累计定位误差,因此需要一种绝对位置信息加以辅助修正累计误差。二维码是一种很好的可以存储绝对位置信息的方式,且信息获取简单易用,本文提出了一种将矩阵二维码作为绝对位置标签辅助修正里程和惯性测量系统导航过程中产生的累计误差的导航定位方法。通过实验对比验证了该方法的有效性。     

基于定位精度的无人机侦察航路自主修正算法

根据电子对抗无人机侦察定位的特点,建立了无人机可侦察区域计算模型和定位误差计算模型,描述了定位精度与无人机飞行航向、目标雷达的距离以及定位时间的关系。在此基础上,从提高无人机定位精度,缩短定位时间的角度出发,提出无人机在侦察飞行过程中,依据侦察获得的目标雷达位置信息,结合无人机性能参数,适时自主修正飞行航路,从而在最短的时间内获得最精确的目标位置信息,并且可以避开飞行威胁区。仿真结果表明该修正算法能够有效地缩短定位时间,提高定位精度以及定位成功率。     

实时图像匹配辅助无人机导航研究

针对GPS/INS组合导航系统在抗干扰性和精度上不能完全满足无人机导航系统要求的问题,利用实时图像匹配辅助无人机导航的方法进行仿真研究.首先,对输入图像进行目标识别定位,为了满足系统的实时性要求,研究采用光电混合联合变换相关器进行实时图像匹配,仿真结果表明,目标的识别定位精度小于两个像素,能够为无人机提供精确的导航信息;再根据摄影测量原理计算导航信息中的位置和姿态角信息;最后,将匹配定位得到的导航信息通过Kalman滤波器与惯导系统解算的导航信息进行信息融合,仿真结果表明,滤波后导航信息的误差均获得了较明显的收敛,提高了无人机导航系统的抗干扰性和导航精度.     

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。     

西门子S7-300 PLC的电梯集群控制技术应用研究

目前,中国快速增长的城市人口给电梯建设带来了巨大的挑战.为了提高电梯运行效率,提出了一种新的电梯集群控制系统.对西门子S7-300 PLC系统中央控制系统进行了创新和改进,从电梯乘客呼梯信号、客流类型及始终层进行控制系统升级,实现对客流结构模型的创造性设计.设计了电梯集群控制中的电梯防撞、入离编队和最短派梯路径策略.试...