目标检测网络在无人机视觉定位的应用

针对当前无人机视觉定位准确性和稳定性的难题,对目标检测网络在无人机视觉定位的应用进行分析。 依据无人机视觉定位的特点和目标检测网络的优势,以特征分层提取作为主体设计思路,通过修改SSD 网络结构, 设计损失函数、更改候选框筛选规则、合并归一化网络,提出一种将改进SSD 网络引入无人机视觉定位的算法,得 到无人机的位置信息,并验证了算法的可行性。实验结果表明：该网络能满足无人机视觉定位的要求,有一定的理 论及实用参考价值。     

一种系留多旋翼无人机备用电源设计

针对系留多旋翼无人机在地面电源异常断电时的安全降落需求,以提高系留多旋翼无人机的定位稳定性 为目的,设计一种基于超级电容器的国产化备用电源。该备用电源由主控单元、充电单元、放电单元、均衡单元和 超级电容器组构成,主控单元实时监控超级电容器组的运行状态,充电、放电和均衡单元分别控制超级电容器组充 电、放电和均衡过程。结果表明：该备用电源具有宽温度适应性、免维护、结构简单和国产化率较高等特点,能有 效地应用于系留多旋翼无人机装备中。     

系留多旋翼无人机模拟训练系统设计与实现

为满足操作手对系留多旋翼无人机及其搭载任务载荷操作的模拟训练需求,对系留多旋翼无人机模拟训练系统进行设计与实现。该系统由飞行模拟计算机系统、便携式操控终端模拟器和教官导控台构成,提出基于系留线缆的系留多旋翼无人机及其空气动力学、飞行场景、想定战场环境及场景目标等模拟仿真模型。从系统架构优化、通信链路协议、实装设备原位替代等方面进行设计实现。结果表明：该系统结构完整、安全性好,配置精简、灵活、方便,成本低,适用于野战训练。     

一种无人机集群相对定位新方法及编队队形影响分析

针对无人机集群编队问题,提出一种无人机间相对定位方法。利用每架无人机上呈三角形配置的3个无线电收发装置,基于高精度载波相位测量技术,采用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法,实现对无人机位置、速度和姿态的同步求解;给出相对定位模型和具体的滤波实现算法,并对无人机集群在“线”“面”“体”等不同空间布局情况下的飞行状态进行估计和分析。结果表明：相比于“线”布局,“面”布局可显著提升定位性能,与“体”布局获得的效果无明显差异,说明在无人机集群定位系统中,合理配置观测几何能够有效提高相对定位精度;仿真算例表明,在良好观测几何的条件下,冗余观测数据可进一步提高系统稳定性。     

基于PLC 的系留无人机地面控制系统设计

针对系留无人机地面设备处于系统未集成、重要数据未监视控制和智能控制较弱的现状,设计一种基于 可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)的地面控制系统。在现有系留无人机地面设备上进行研究, 对工作模式进行分析,详细阐述地面控制系统控制任务、系统的硬件设计和组态设计,以及关键技术和实现方法。 实际应用结果表明：该方案能实现地面设备的集中管理,自动化程度高,满足系留无人机使用需求,具有广泛的应 用前景。     

无人机空中回收视觉导航技术

针对无人机空中回收过程中的导航问题,提出一种利用深度学习进行目标检测并配合双目视觉进行位姿 估计的技术。设计空中回收视觉导航系统,通过改进原有目标检测算法YOLOv3 框架提高回收过程中的检测精度和 速度;通过双目视觉系统对特征点进行3 维位姿解算,返回无人机和回收锥套中心相对位置信息。实验结果表明： 改进后的检测算法平均精度比YOLOv3 提高了3.2%,检测速度提高到73 FPS,检测速度明显提升;双目视觉算法 的位姿解算精确度高,两者同时满足导航系统精确性和实时性的要求。     

反无人机图像导引头远距空中目标探测技术

以低成本反无人机制导弹药为研究背景,开展针对远距无人机目标探测的研究工作,并设计一种局部视觉显著聚类测量算法。将局部对比测量思想引入可见光图像中,通过度量局部成像域的光谱聚类性实现对目标的检测,更具体的是度量局部像域的平均光谱值与相邻像素光谱值的最小距离。为解决多尺度目标问题,设计相应的多尺度滑窗测量方法。对原始RGB图像帧进行分频中值滤波,将滤波后的RGB图像转换到Lab颜色空间;通过滑窗模型进行无人机成像域搜索;使用显著性检测方法度量光谱差异性,得到显著测量图;利用阈值化算法获得潜在无人机目标的像素位置。根据无人机目标成像条件,开展远距无人机图像数据集的实地拍摄和人工合成工作。定性实验结果表明局部视觉显著聚类测量算法可在复杂背景下将小尺度无人机辨识,定量实验结果表明该算法的检测准确率可达到100%。     

机器视觉系统在倒装焊设备中的应用

介绍倒装焊设备的组成结构,精度要求,讲述机器视觉系统及机器视觉在设备中的应用,对自动对中、定位的算法进行研究,并提出补偿误差试验的具体方案.实践应用结果表示,该补偿方案在视觉定位系统的运行中具有对位迅速、精确等优点.     

基于微型光电设备的典型靶标形状识别引导

针对无人机回收中采用图像方式进行导航给靶标识别跟踪可靠性带来的巨大挑战,基于多自由度微型光电设备对典型靶标识别引导进行研究,重点研究基于典型靶标对无人机进行视觉引导.通过颜色分割和形状识别快速捕获典型靶标,对靶标进行精确的空间姿态、运动信息测量,结合多自由度微型光电引导设备的空间角位置、角速度等姿态测量信息,计算无人机引导参数,并通过典型靶标识别仿真.结果表明:利用颜色分割和形状识别方法可以快速的捕获靶标,同时结合微型光电设备的测量数据,可以较好地实现无人机引导参数的精确计算.     

一种低成本的北斗/DR组合导航系统

针对北斗导航定位系统的特点及存在的问题。为改善其在车辆导航定位中的性能,以低成本无陀螺DR作为其辅助定位方式,设计北斗／DR组合导航系统,并根据该系统的特点,给出合适的卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,设计的北斗／DR组合导航系统在精度和可靠性方面,有明显改善,可满足车辆导航定位的要求。     

基于多旋翼无人机视觉惯性里程计的设计与实现

针对GNSS 信号受到干扰或在拒止环境下,多旋翼无人机的导航定位问题,设计一种多旋翼无人机视觉 惯性里程计系统。介绍系统的总体设计方案、硬件选型与设计、软件系统搭建、通信协议规定以及算法设计思路。 实验验证结果表明：该系统可以实际运行在多旋翼无人机上,当GNSS 信号不可用时,仍可向飞控实时提供多旋翼 无人机当前可用位姿,为多旋翼无人机视觉辅助导航设计提供参考。     

基于姿态率控制的无人机目标跟踪算法

固定翼无人机跟踪机动目标时,由于运动速度的差异性,需要规划特殊的航迹才能达到较好的跟踪效果。根据无人机的机动特性对系统进行了建模,考虑风的干扰,设计了基于姿态率控制的无人机目标跟踪算法,并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,该算法能有效抵抗风的干扰,保证无人机目标跟踪的可靠性。     

无人机对目标的大地定位

阐述了无人机对地面目标的定位过程, 并详细介绍了目标从无人机坐标系到大地坐标系的坐标变换, 实现了无人机对目标大地定位的坐标解算.     

机器人楼层内组合定位系统

为实现移动机器人楼层内的自主定位,研究了基于编码器和陀螺仪的相对定位,基于超声波传感器结合地图信息的走廊路口的绝对定位和基于机器视觉的目标房间位置绝对定位相组合的定位方法.设计和实现了该组合定位系统,根据需求完成定位总体方案设计、走廊相对定位设计、走廊路口和目标门牌位置绝对定位设计,并选用合适的传感器,以实验室轮式移动机器人为对象对组合定位系统进行实验验证.实验结果表明:该组合定位系统在楼层内定位误差不超过30 cm,在目标位置处的定位误差不超过15 cm,能实现在整个楼层内的精确定位.     

无人机编队Dubins 航路规划及编队控制器设计

为完成无人机编队任务并解决无人机在飞行中因干扰而造成编队任务失败的问题,设计一种无人机编队 任务的Dubins 航路规划算法及控制器。根据无人机编队同时到达集结点的时间一致性要求,利用解析几何方法进行 航路设计,通过分析无人机飞行状态,设计了能够进行速度调整的控制器,并使用六自由度无人机模型验证了航路 算法及控制器的性能。仿真结果表明：该航路算法能够解算出各种编队任务的飞行航路,在控制器作用下能够很好 地完成编队任务。     

系留无人机通信中继系统作战应用研究

针对系留无人机通信中继系统部署灵活、滞空时间长的特点,分析系留无人机浮空通信中继系统工作原 理,建立通信中继模型,对影响通信效能的主要因素进行分析,研究无人机通信中继系统的作战应用问题,并对未 来发展趋势进行展望。结果表明,该研究可为无人机通信中继技术系统发展提供参考。     

基于Terra Vista 的无人机模拟训练大地形仿真场景创建方法

针对无人机模拟训练中的视景创建问题,设计基于Terra Vista 的大地形仿真场景设计和实现方法。利用 Terra Vista 视景仿真平台,阐述运用细节层次模型的场景设计实现过程和运用实例。测试结果表明：该方法可快速 创建大范围地形地貌场景,满足无人机模拟训练的使用要求。