基于图标识别的微型UAV飞行高度估算

在基于DSP硬件平台的微型UAV视觉系统上,综合运用多种图像预处理算法及随机Hough变换算法,实现了针对特定图标的实时识别.同时通过对摄像头的简单标定,获取了拍摄图像与微型UAV实际飞行状况之间的映射关系.根据所设计的视觉系统在近地面对图标的识别,得到了摄像头与被摄图标的距离.最后通过对实验数据的分析,验证了视觉系统的有效性.     

基于MPEG2的视频捕获在UAV图像处理中的应用

图像处理系统是微型无人驾驶飞行器(UAV)的重要组成部分,而视频捕获则是整个系统的基础.为进一步提高无人机图像处理系统的图像质量,针对微型UAV的固有特点,提出了一种基于MPEG2格式的视频捕获模块构建方法,详细介绍了如何利用DirectShow实现一个MPEG2视频捕获程序.最后给出了捕获程序的运行结果及将其应用于UAV图像处理中的效果.实验证明,这种设计思路具有广泛的适用性,可以解决一般的MPEG2流的捕获问题.     

微型UAV水面检测系统研究

针对微型无人自主飞行器(MUAV)自身特性,介绍了以航拍CCD高清摄像头、声纳高度计、无线数传电台等设备作为硬件平台,以多特征提取、数据融合作为水面识别算法的MUAV水面检测系统。以Voyage260型微型无人直升机作为实验平台,验证了该系统的实用性。     

微型轴高速检测机设计

阐述了微型轴高速检测机的设计,主要为其核心部分--机器视觉系统、传动系统的结构设计.本微型轴高速检测机具有工作平稳、安全可靠、效率高等特点.     

无线遥控超微型云台的研究与实现

机器人视觉伺服控制是机器人研究领域的一个重要方向,特别是针对微小型机器人的视觉伺服控制领域,而微型云台是实现微型机器人视觉伺服控制的主要载体,由于系统云台造价高、体积大、结构复杂等问题,针对微型机器人视觉伺服控制系统的弊端而设计研制一种超微型云台满足需求,提出一种基于单片机控制驱动一体化的二自由度微型云台,并基于射频调制解调技术的对超微型云台进行无线遥控控制。     

机械零件二维几何特征视觉检测系统研究与开发

通过对机械零件二维几何特征计算机视觉检测技术的研究,搭建了视觉检测硬件系统.并从机械零件的二维几何特征入手,将改进后的Canny算子、Hough变换和中点画圆算法等理论应用到系统的研究开发中,以MATLAB作为开发平台,开发出视觉检测软件系统,从而实现被加工机械零件的实时在线检测.最后,通过实验验证该系统的可行性和有效性.     

基于LabVIEW对机器视觉定位系统的研究

以Lab VIEW为平台,以面向探针自动定位检测系统为研究对象,根据检测系统对机器视觉系统的要求搭建视觉系统架构,并提出合理的机器视觉系统标定方法和视觉定位算法,使视觉系统作为运动控制系统的反馈实现探针自动定位检测系统的反馈,从而提高系统整体的精度。     

微型铣刀在位检测方法及系统设计

针对现有计算机视觉测量设备在刀具检测领域的应用现状和不足,结合微型铣刀的磨损特点和微型机床的结构,提出了一种基于计算机视觉的微型铣刀在位检测方法。通过机械手夹持光学成像系统的方法对微型铣刀的刀尖高度、刀具直径、副后刀面面积、前角和后角进行在位检测,特别强调了使用线性激光投影变换的方法测量前角、后角,最后介绍了系统软件、硬件设计并通过实验验证了系统检测效果。     

基于3S的远程测量终端设计

为了实现了运输车辆的远程测量和控制,方案以lpc2368作为核心芯片,以微型串口摄像头作为图像采集部分,以SIM700作为GPRS通信模块,采用了μCOSⅡ作为嵌入式开发平台,构建了一嵌入式Internet接入平台终端。系统可以很好地实现远程的测量与管理,通过试验验证,运输车辆运营效率提高了近21％。     

基于TMDXEVM642的机器人视觉系统

机器视觉已经成为最热门的研究课题之一,研究者们搭建了各种视觉系统平台.这里在分析各种视觉系统特点的基础上,研制基于TMDXEVM642DSP的视频和视觉处理系统.介绍了该系统的硬件组成、软件编制和实验结果.     

综合定量反馈理论与特征结构配置的飞行控制系统优化设计

定量反馈理论(QFT)是一种新颖的频率域鲁棒控制技术,在N ichols图上开展分析与设计。针对大包线范围内系统模型变化大的特点,可采用QFT设计横航向控制器。由于QFT主要针对单输入单输出(SISO)系统进行分析,因此首先应采用特征结构配置(EA)理论将无人机的横航向模态进行近似解耦,将多输入多输出(M IMO)系统转化为SISO系统,再采用QFT进行控制系统设计。本文将两种控制方法结合起来,构成综合优化飞行控制方法,针对某型无人机包线范围内选取的18个状态点组成的控制对象模板进行控制设计,并进行非线性仿真。仿真结果表明设计的控制器使得无人机在全包线范围内具有较好的性能和鲁棒稳定性。     

基于激光雷达与倾斜摄影融合技术的电力巡检系统设计

针对传统的电力巡检系统仅应用激光雷达或倾斜摄影技术,导致电力巡检的可视化效果差,无人机巡检时间长的问题,将激光雷达与倾斜摄影技术融合起来,对电力巡检系统进行优化。对激光雷达和倾斜摄影相机进行了详细设计,给出倾斜摄影相机的摄影模式示意图;采用无人机三维激光雷达技术对输电线路通道环境进行扫描,获取架空输电线路走廊大范围的三维激光点云数据;设计点云数据与图片的采集和处理流程,对点云数据进行精度校验,布设倾斜摄影技术的像控点点位,校正影像并协同外业测量成果和POS数据得到匹配点云,将2种技术得到的数据进行融合建模,完成系统设计。为验证设计系统的有效性,选择某段路线进行建模测试。实验结果表明,所设计系统的可视化效果好,有效缩短了无人机巡检时长,有效提升了巡检效率。     

基于ArUco Marker 及稀疏光流的动态目标实时跟踪技术

文中提出了一种基于ArUco marker及稀疏光流的动态目标跟踪方法,将ArUco marker与稀疏光流相结合实现动态跟踪,并改善双目匹配的精度。在具体实施过程中,基于检测到的ArUco marker标记进行旋翼无人机的动态跟踪,同时利用双目视觉系统测量并计算ArUco marker在相机坐标系下的相对坐标;然后通过平面拟合得出目标的实时位姿;最后开展了无人机抓捕实验,验证了ArUco marker结合稀疏光流动态目标跟踪方法的有效性。     

无人机气液压弹射系统建模与弹射过程仿真分析

无人机气液压弹射系统分为液压缸驱动式和液压马达驱动式两种,采用液压马达驱动的无人机气液压弹射系统在国内研究较少。以蓄能器组作为弹射过程中的主动力源,以液压马达作为驱动元件,分析了液压马达式驱动气液压弹射系统的工作原理,运用AMESim软件对弹射系统进行建模与仿真,在不同条件下得到了无人机的速度-位移曲线。对各参数权重进行分析,分析结果表明蓄能器组充气压力、无人机与载物车综合质量以及液压马达排量是影响起飞速度的关键参数,为无人机气液压弹射系统的设计与调试提供了参考。     

基于DSP飞控系统的设计和实现

在军事上以及民航中,无人机已经发挥着重要的作用.随着无人机越来越广泛的应用,其性能指标和设计方法也在不断地提高.针对某型号的飞机模型,提出以DSPTMS320LF2407为处理核心并设计出飞控计算机.并以此构建了飞控系统,分别详细地对纵向、横侧向通道的控制率和算法进行设计和仿真;并实现了自主飞行,验证了以DSP设计的无人机的控制系统以及实现航路规划和管理的可行性,从而为进一步设计出高性能、高可靠性、满足更为复杂的飞行任务的无人机奠定了理论基础和硬件实现条件.     

Wind tunnel test of an unmanned aerial vehicle (UAV)

A low speed wind tunnel test was conducted for full-scale model of an unmanned aerial vehicle (UAV) in Korea Aerospace Research Institute (KARI) Low Speed Wind Tunnel (LSWT). The purpose of the presented paper is to illustrate the general aerodynamic and performance characteristics of the UAV that was designed and fabricated in KARI. Since the testing conditions were represented minor portions of the load-range of the external balance system, the repeatability tests were performed at various model configurations to confirm the reliability of measurements. Variations of drag-polar by adding model components such as tails, landing gear and test boom are shown, and longitudinal and lateral aerodynamic characteristics after changing control surfaces such as aileron, flap, elevator and rudder are also presented. To explore aerodynamic characteristics of an UAV with model components build-up and control surface deflections, lift curve slope, pitching moment variation with lift coefficients and drag-polar are examined. The discussed results might be useful to understand the general aerodynamic characteristics and drag pattern for the given UAV configuration.     

无人机自主着陆纵向控制律设计

针对无人机的自主高精度定点着陆,应用自适应内模控制(AIMC)原理设计了自主着陆纵向飞行控制律。以轮式无人机为平台,将纵向非线性模型解耦并线性化。然后,以地速和下沉率为控制目标,应用AIMC理论设计了纵向飞行控制律。通过对AIMC滤波参数进行自调整改善了系统的动态特性,基于对模型的辨识增强了系统的鲁棒性。在顺逆风6m/s的条件下对AIMC系统进行了数字仿真,结果显示其落点精度达到前后向30 m范围内。与传统内模控制(IMC)系统相比,提出的自适应内模控制(AIMC)系统在动态性能和落点精度等方面均有明显提高。最后,搭建了半物理测试平台,通过半物理仿真测试复现了系统数字仿真结果,验证了系统功能的完整性和协调性。     

基于Transformer模块和CNN的无人机避障方法研究

针对传统CNN避障方法无法获得全局感受野、图像特征提取计算量大的问题,以四旋翼无人机为研究对象,提出一种基于Swin Transformer模块改进CNN模型的无人机避障方法。首先,使用Swin Transformer代替CNN模型中的Conv2D层,进行全局信息特征提取;然后,构建3个残差结构相连的Swin Transformer网络,输出无人机在当前飞行环境下的转向预测和碰撞预测;最后,设计无人机多姿态映射控制系统,输出无人机避障控制指令。实验结果表明,所提方法碰撞预测平均准确率为96.8%,转向预测均方根误差(RMSE)为0.068,满足了无人机自主避障的要求。     

Attitude determination GPS/INS integrated navigation system with FDI algorithm for a UAV

Recently an unmanned aerial vehicle (UAV) has been widely used for military and civil applications. The role of a navigation system in the UAV is to provide navigation data to the flight control computer (FCC) for guidance and control. Since performance of the FCC is highly reliant on the navigation data, a fault in the navigation system may lead to a disastrous failure of the whole UAV. Therefore, the navigation system should possess a fault detection and isolation (FDI) algorithm. This paper proposes an attitude determination GPS/INS integrated navigation system with an FDI algorithm for a UAV. Hardware for the proposed navigation system has been developed. The developed hardware comprises a commercial inertial measurement unit (IMU) and the integrated navigation package (INP) which includes an attitude determination GPS (ADGPS) receiver and a navigation computer unit (NCU). The navigation algorithm was implemented in a real-time operating system with a multi-tasking structure. To evaluate performance of the proposed navigation system, a flight test has been performed using a small aircraft. The test results show that the proposed navigation system can give accurate navigation results even in a high dynamic environment.     

小型无人机气动肌腱式弹射系统动态仿真与优化

针对冲击气缸式无人机弹射系统耗气量高、质量大、动态特性差等弊端,提出了一种仿生气动肌腱式无人机弹射系统,利用气动肌腱的弱非线性,通过配置楔角以改善无人机加速阶段的受力情况,减缓加速度波动。对该弹射系统进行数学建模和动力学分析,并搭建Simulink模型对该系统进行仿真求解;通过MATLAB与Simulink对现有加速轨道通过多目标遗传算法实现进一步优化。优化后的加速轨道能提升加速度均值、气动肌腱能量利用率和起飞速度,且降低了加速度峰值,加速度波动在原有基础上降低了76.79%。仿真和优化结果表明,提出的气动肌腱式无人机弹射系统不仅避免了冲击气缸式弹射系统的缺点,还能进一步平缓加速度,减小整体系统的最大过载。