空地正交视角下的多机器人协同定位及融合建图

针对单一机器人在复杂场景下进行同步定位与建图存在的视角局限等问题,本文提出了一种空地正交视角下的空中无人机与地面机器人协同定位与融合建图方法.鉴于无人机的空中视角与地面机器人视角属于正交关系,该方法主要思想是解决空地正交视角的坐标系转换问题.首先,设计了一种空中无人机和地面机器人协同定位与建图的框架,通过无人机提供的全局俯视图像与地面机器人的局部平视图像获得全面丰富的场景信息.在此基础上,通过融合惯性测量单元和图像信息修正偏移并优化轨迹,利用地面机器人上带有尺度信息的视觉标识,获得坐标系转换矩阵以融合地图.最后多组真实场景实验验证了该方法具有有效性,是空地协同多机器人协同定位及融合建图(simultaneous localization and mapping, SLAM)领域中值得参考的方法.     

空地两用机器人

地面无人驾驶车辆(UGV)及无人驾驶飞行器(UAV)一个在地上一个在天上,各有各的用途.目前日本正在研制一种两用机器人,就是要把两者的长处结合起来.形成一种新的机器人.空地两用机器人可用来执行侦察及监视任务,见图.它首先以UAV的形态进入作战地区,这时它可以垂直起飞,飞过一些UGV无法通过的障碍地区,由于它飞行速度快、观察范围广,因而能充分发挥其优势.然后它降落在作战地区前面的地面上,以UGV形态出现.它可隐蔽在有利地形后面,对敌人进行监视及侦察.由于它不象UAV那样会发出很大的噪声,因而不易被敌人发现.要实现上述两用机器人有许多困难,但如果能实现机器人驱动及控制系统的程序化,且对机器人的载重量及飞行时间有一定的限制,这一设想是可以实现的.     

面向空地协同移动边缘计算的服务布置策略

无人机辅助的移动边缘计算被认为是在下一代移动通信网络中能高效灵活处理时延敏感的计算密集型任务的潜力技术之一.本文研究了基于无人机的空地协同移动边缘计算的服务布置问题,具体而言,如何在满足任务时延需求和其他资源约束的情况下,通过联合优化无人机和地面基站的服务布置、无人机航迹、任务卸载和计算资源分配,以最小化所有用户的总能...     

空地协同移动群智感知研究综述

移动群智感知是一种新兴的感知模式,通过复用现有大量空地移动感知资源,从而实现低成本、大规模的城市感知。因此,联合利用空地移动感知资源实现空地协同移动群智感知,对提高移动感知资源的利用率,促进智慧城市发展具有重要意义。为此,对近年来空地协同移动群智感知研究工作进行综述。首先介绍空地协同移动群智感知兴起的背景和发展现状;然后分别从基于地面移动设备和基于空中移动设备两个维度对现有的移动群智感知研究工作进行分析,总结当前存在的问题;最后提出空地协同移动群智感知在跨平台的用户信息学习、跨空地的移动设备调度、跨任务的感知资源分配3个未来重要的研究方向,为相关研究人员提供有价值的参考。     

一种基于分布式EKF的多机器人协同定位方法

研究多机器人编队的导航问题,针对多机器人传感器带来的噪声信号影响定位精度,为了提高系统定位精度,提出了一种基于分布式扩展卡尔曼滤波(DEKF)的多机器人协同定位方法.根据航位推算建立单机器人跟踪目标的定位模型后建立编队多机器人的协同定位模型,利用量测信息,通过扩展卡尔曼滤波(EKF)估计各编队机器人局部定位信息,将所得的局部估计值利用优化的融合规则进行处理,得到编队中各机器人的定位数据.通过对单机器人和编队多机器人协同定位进行仿真,结果表明,编队机器人能够利用协同定位方法进行实时定位,且具有更高的定位精度.     

基于协同无人机的感兴趣目标定位

通过无人机拍摄的光学图像求解地面感兴趣目标坐标,被广泛的应用于相关的军事以及商用民用领域。该方法的缺点是使用单架无人机时定位精度不稳定,效率也低。针对这些问题,设计了一种基于协同无人机的感兴趣目标定位系统。通过三架无人机同时观测同一地面感兴趣目标,在对目标定位的过程中,根据透视投影原理,结合无人机获取的姿态数据,通过主机数据处理系统实现机载在线实时定位。为了提高目标定位的精度,提出一种基于内三角形质心算法的协同目标定位方法。采用蒙特卡洛方法进行仿真实验,换算空间定位误差为26.6米,通过数值模拟和飞行实验验证结果表明与传统单机目标定位系统相比,协同无人机感兴趣目标定位系统可以有效利用更多的观测信息,在有效提高目标定位效率的基础上具有更高的交会精度。     

基于V2X和UAV的车辆协同定位方法研究

针对城市峡谷等全球导航卫星系统(GNSS)盲区中V2X定位方法定位连通性及定位精度较低问题,提出一种基于V2X和无人机(UAV)的车辆协同定位方法。该方法利用UAV与待定位车辆间的相对运动模型联立多组到达时间(TOA)方程,并以辅助节点为基准站利用距离差分法消除TOA的测距误差,从而对目标位置进行解算。同时利用联邦滤波器对V2X及UAV定位方法进行融合,进一步为待定位车辆提供连续、准确的位置服务。仿真结果表明,所提定位方法解决了车联网情况中V2X定位连通性较低的问题,且平均定位精度提升了10.7%,具有一定的应用价值。     

面向空地协同的旋翼无人机动平台自主降落最优轨迹生成

旋翼无人机在移动平台上快速自主降落能够提升空地机器人的任务适应性和作业灵活性,对提高任务响应速度和增强救援能力具有重要意义。为了使旋翼无人机在最短时间内安全降落到移动平台,本文提出了一种最优升力分解轨迹生成方法,旨在在升力有限的情况下,最大化旋翼无人机的飞行性能。该方法首先对旋翼无人机的有限升力进行分解,获得最优的3轴升力分配,然后将非线性加速度约束转化为动态线性约束,最后根据最优控制理论求解出最优飞行时间轨迹。仿真结果表明了本文提出的算法能够保证轨迹生成的准确性和稳定性,并且该算法的计算效率高,能够满足系统实际应用中的实时性要求。     

GPS拒止环境下基于定位置信度的多无人机协同定位方法

GPS拒止环境下的无人机定位问题是目前亟需研究和解决的一个难点问题.针对无人机集群系统在GPS拒止环境下的协同定位问题展开研究,首先,提出了定位置信度的概念,用于量化GPS拒止环境下无人机的定位准确程度;其次,提出了一种基于定位置信度的多无人机协同定位方法,该方法在基于持久性激励的相对定位法的基础上,利用定位置信度,自...     

挖掘机器人视觉目标定位

为实现挖掘机器人的自动挖掘,为挖掘控制算法及视觉图像采集与处理提供仿真操作平台,在挖掘机实验模型基础上进行了电路改造,构建了以单片机为核心的控制电路,通过无线蓝牙与上位机进行通讯,实现对挖掘机操作装置的控制;通过视觉传感器采集挖掘机铲斗、目标物的实时图像,经图像处理后,对目标物中心及铲斗标记中心进行提取、定位,计算出二者之间的实时距离,进而控制挖掘机铲斗对目标物进行挖掘;通过对平台进行实际控制及基于视觉目标的图像分割及定位,验证了文章构建的方法的有效性.     

特征平衡的无人机航拍图像目标检测算法

无人机航拍图像目标较小、图像视角变化大,导致目标检测效果不佳。针对此问题,设计了一种适用于无人机小目标检测的网络。该网络中的可变形卷积模块可以提高多视角目标的特征提取能力,以解决航拍图像目标视角变化剧烈致使目标特征难以提取的问题;特征平衡金字塔模块可以增强网络中底层小目标特征,以解决航拍图像中的小目标因特征易丢失而造成其检测效果差的问题;同时利用像素重组构建底层大尺度特征以解决特征平衡金字塔模块的底层特征卷积运算量大的问题;交叉自注意力机制获取目标上下文信息,改善严苛条件下的漏检错检问题。公开数据集上的仿真结果表明,在保证实时检测的情况下所提算法的平均准确度优于主流检测算法。     

A Flocking-Based on Demand Routing Protocol for Unmanned Aerial Vehicles

研究人员的某社区显示出到自治雄蜂或 UAV (无人的天线车辆) 的兴趣与无线通讯网络的来临增加了。这些网络允许 UAV 以一种特定的方式更高效地合作以便在特定的环境完成特定的任务。到那么,当保持经由收音机连接在它的组与另外的节点连接了时,每只雄蜂独立地遨游。这个连接能故意被维持一会儿抑制雄蜂的活动性。这将对涉及在来源和一个目的地之间的给定的传播的一条给定的路径的雄蜂合适。这限制能在传播过程的结束被移开,每只担心的雄蜂的活动性从其它变得再独立。在这个工作,我们建议为 UAV 的一个基于成群的路由协议叫了 BR-AODV。协议为当数据正在被播送时,维持的连接和线路为雷纳兹机制的按需的线路计算,和 Boids 利用一个众所周知的特定的路由协议。而且,自动扎根的基础车站发现机制为为即时应用程序的上下文需要的一个积极雄蜂和地面网络协会被介绍了。BR-AODV 的表演被评估,与古典 AODV 路由的相比,协议和结果证明 BR-AODV 以延期,产量和包损失超过 AODV。     

基于超宽带定位的四旋翼目标跟踪技术研究

针对无人机室内地面目标跟踪问题,论文提出了一种基于超宽带室内定位技术的跟踪方法.首先建立了四旋翼和地面机动目标的动力学模型.然后,通过超宽带定位技术得到目标的量测信息.其次,利用扩展卡尔曼滤波估计目标的状态信息达到减少跟踪误差的目的,并且基于解算的信息提出了人工势场法作为四旋翼的路径规划算法.最后利用反步法控制策略解决...     

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。     

基于模型预测控制的无人机时空协同航迹规划

为了求解同时实现空间协同和时间协同的多无人机时空协同问题,提出了基于分布式模型预测控制的多无人机在线协同航迹规划的方法。建立了由MPC（Model Predictive Control,）控制器、空间协同模块和时间协同模块组成的多无人机分布式时空协同航迹规划框架结构。MPC将时空协同问题转化为滚动优化问题,优先级的方法实现了空间协同和时间协同的解耦,同时改进了碰撞冲突消解规则,并设计了时间冲突消解规则,解决了分布式时空协同问题的动作一致性问题。仿真实验表明,该方法可以有效地实现多无人时空协同航迹规划。     

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.     

Asynchronous double-precision windows based unmanned aerial vehicle real-time path planning

A real-time path planning approach based on asynchronous double-precision windows is proposed for unmanned aerial vehicles (UAVs). In this proposed method, cursory paths and elaborate paths are planned respectively in the global and local windows. Specifically, global cursory path planner and local elaborate path planner are integrated by rolling two windows on different frequencies with different modes. Simulation results demonstrate that the proposed approach is effective for realizing a balance between t...     

基于PSO的多无人机协同任务目标分配方法

针对多无人机协同任务分配的特点进行分析,在分析多种分配算法的基础上,提出离散粒子群算法求解多UAV任务分配问题。分析离散粒子群算法的原理,给出求解过程,利用计算机对一个简单的多UAV协同问题进行仿真,验证离散粒子群算法的有效性。      

改进DeepLabV3+网络的遥感影像农作物分割方法

针对于当前遥感影像农作物提取存在的识别精度较低、边缘识别效果较差、提取速度慢等问题,提出了一种改进DeepLabV3+网络的遥感影像农作物分割方法。将特征提取网络改为更轻量级的MobileNetV2网络,空洞空间金字塔池化模块中的普通卷积改为深度可分离卷积,大幅减少模型计算量,提高模型计算速度;在特征提取模块以及空洞空间金字塔池化模块加入双注意力机制,进一步优化模型边缘识别效果,提升模型分割精度。此外针对农作物数据集类别不平衡问题,引入加权损失函数,给予玉米、薏米与背景类不同的权重,提高模型对农作物区域分割精度。以2019年某地区的无人机遥感影像为研究对象,对玉米、薏米两种农作物进行分割。实验结果表明,改进DeepLabV3+算法像素准确率可达到93.9%,平均召回率可达到90.7%,平均交并比可达到83.3%,优于传统DeepLabV3+、Unet、Segnet等常用于农作物提取的分割方法,对农作物具有更好的分割效果。     

一种基于自构架模糊EKF的目标跟踪方法

针对无人机飞行轨迹跟踪定位问题,研究了一种基于自构架模糊EKF目标跟踪方法。首先根据无人机系统的动力学方程建立了无人机系统控制模型,并将无人机控制系统中存在的高频随机干扰信号视为观测干扰噪声。其次设计了自构架模糊扩展卡尔曼滤波,将EKF估计方差与实际观测方差间的误差作为自构架模糊系统的一个输入,通过自构架模糊系统辨识,自适应地减小模糊EKF系统估计误差,提高对无人机系统的跟踪精度。最后,通过实验仿真证明了该方法对无人机飞行轨迹跟踪的有效性。