无人飞行器智能巡检应用研究

湖北超高压公司采用四旋翼无人飞行器系统,代替人工对高塔、水塘中铁塔等难以到达的区域进行快速检测。文章介绍了该无人飞行器系统的组成、电力巡航工作模式等,并介绍了现场应用的效果。     

基于单片机四旋翼无人飞行器控制系统设计与实现

四旋翼无人飞行器具有可垂直起降、定点悬停、机动灵活等优点,有着广泛的应用价值,因此对其控制系统设计展开研究具有十分重要的意义。介绍一种基于单片机的四旋翼无人飞行器控制系统设计总体方案,并分析其硬软件设计。     

无人飞行器的输电线路综合检测系统研制

研制了一种可安装于飞艇、无人飞机等无人飞行器的输电线路巡检系统,可同时实现可见光检测、红外光检测、紫外光检测和基于图像测量技术的测距等功能.带有无人飞行器经纬度、海拔、飞机以及时间等字幕信息的可见光、红外、紫外视频图像被存入机载检测系统硬盘,也可以实时传回地面站,地面操作人员可通过地面控制平台远程控制机载检测系统,从而...     

新型涵道无人飞行器飞行控制策略研究

飞机作为一种新型交通工具兴起的时间并不长，但却由于发展迅速而被人类所熟悉。但是，居民在生活中乘坐的往往是有人驾驶的飞机，无人飞行器通常用在军事方面，因此知晓的人并不多。正因为是无人驾驶，所以无人飞行器必须在飞行前就制定好详细飞行的策略。于是，本文针对无人飞行器研究一套合理的飞行策略。     

基于DSP无人飞行器数字舵机控制仪研究

介绍了某型无人飞行器数字舵机控制仪的研究。由于数字舵机是一个复杂的机电一体化系统,使用的模拟式舵机控制器的控制参数不易调整,且用于调整参数的电位器极易出现故障,设计了一套基于TMS320F2812的数字舵机控制系统,同时分析了其结构组成,控制方案、控制器软硬件设计;不但在体积上有所缩小,而且简化了系统外围设备,降低了系统的功耗,控制性能比模拟式舵机更加优良,增加了控制器的准确性以及可靠性,对电动机的发展具有较大的实用意义和工程价值。     

基于DSP的无人飞行器电动伺服机构研究

针对无人飞行器伺服机构控制,以TMS320C2812 DSP为硬件平台,采用模糊PID控制实现直流电动伺服控制器的设计。试验结果表明,伺服控制器能很好地实现实时控制,系统具有良好的动态品质和稳态性能,满足高精度位置伺服控制的要求。     

无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法

研制了一种无人飞行器(UAV)巡线系统,利用可见光相机、红外热像仪、紫外成像仪对输电线路、杆塔、绝缘子等输电设备进行综合检测。提出了一种杆塔和导线跟踪算法,在已知UAV当前位置以及巡检线路中杆塔GPS信息的前提下,利用由GPS信息快速计算两点间距离的算法和地理坐标系转换,计算出相机对于杆塔和导线的理想拍摄角度,进一步对云台角度进行自动调节,实现巡线过程中对杆塔和导线的跟踪。同时,文中讨论了该算法对于GPS定位精度的要求,并通过试验证明了该算法的可行性。     

空间飞行器在轨自主能源管理系统设计

针对长期在轨飞行器能源系统自主管理的现实需求,开展现状分析和知识获取研究,提出了器上自主管理的实现流程.从能源高效利用管理、能量平衡管理、故障隔离与重构管理三个关键环节,简要介绍了功能的设计方案、实现情况,验证系统状态监测和故障时重构的能力,满足长时间自主安全运行需要,为后续空间运输和深空探测领域的工程实现和应用提供有益参考.     

基于激光雷达的港口环境海面目标检测

针对16线激光雷达点云稀疏以及港口海面目标较远导致的感知算法效果不佳问题,提出一种融合IMU的动静态目标检测方法。首先针对无人艇尾迹流点云易导致误检测的问题,提出改进的Ray Ground Filter算法实现海杂波滤除;接着针对不同距离目标点云疏密程度不同导致的聚类效果不佳问题,提出一种适用于不同距离的目标聚类算法;最后通过融合IMU实现激光雷达点云帧间投影,完成了动静态目标检测与关键点预测。利用无人艇实船实验平台和仿真平台进行目标检测实验,本文算法检测效率快、鲁棒性稳定,可较好实现无人艇对港口环境的感知。     

激光雷达回波信号及处理方法分析

本文研究的主要内容是用数字信号处理的方法来处理和分析用于大气探测的激光雷达的信号。激光雷达的回波信号有很多种,例如：大气扰动噪声、电噪声以及背景噪声等,本文就是通过对这些大气探测的激光信号进行分析研究,并提出了一定的降噪方案,用来在一定程度上抑制部分噪声。利用距离校正的方法来获得探测距离。消除物理噪声采用的是MTI的方法。设计合适的滤波器,选择适当的截止频率,从而去除接收系统的各器件导致的高频的电噪声。     

Icing detection and identification for unmanned aerial vehicles using adaptive nested multiple models

A multiple‐model approach for icing diagnosis and identification in small unmanned aerial vehicles is proposed. The accretion of ice layers on wings and control surfaces modifies the shape of the aircraft and, consequently, alters the performance and controllability of the vehicle. Pitot tubes might be blocked due to icing, providing errors in the airspeed measurements. In this paper, we propose a nested multiple‐model adaptive estimation framework to detect and estimate icing using standard sensors only, ie, a pitot tube and an inertial measurement unit. The architecture of the estimation scheme is based on 2 different time scales, ie, one for the accretion of ice on aircraft surfaces and one for the accretion of ice on sensors, and consists of 2 nested adaptive observers, namely, outer and inner loops, respectively. The case study of a typical small unmanned aerial vehicle supports and validates the proposed theoretical results.     

基于SVR-PF的无人机电池健康状态诊断研究

针对无人机锂离子电池健康状态诊断问题,提出一种基于支持向量回归机粒子滤波(SVR-PF)的电池健康状态诊断方法。根据锂离子电池阻抗衰退机理与阻抗和容量的相关性,定义电池健康状态变量;建立阻抗衰退模型及电池容量-阻抗关系模型,并分别对两个参数进行辨识;利用辨识得到的电池健康状态变量,为无人机电池的健康状态诊断提供了一种可行手段。     

基于深度学习的无人机自组网分层入侵检测方法

针对无人机自组网携带重要信息却容易受到各种攻击的问题,提出了一种分层检测响应的方案。首先采用端节点误 用检测方法,监测无人机行为并报告规则验证的结果。接着,地面站利用深度神经网络分类算法进一步优化验证结果。为抵 御如干扰、黑洞、灰洞等不同类型网络攻击提供了新的解决方案。最后,与 BRUIDS方案和分布式检测方案进行模拟分析和 实验对比。结果表明,相较于另外两种方案,方法在检测率方面的下降率均保持在10%以内,检测率高达93%以上。误报率 提升了1.2%,在检测攻击延迟方面与分布式方案相差无几,通信开销减少了约53.5KBps,且对未知攻击检测问题有显著 改善。     

无人机用聚合物锂离子电池的研制

研制比能量为217.4 Wh/kg的高电压C/LiCoO_2锂离子电池,测试电池在25℃、以6.00 C倍率从4.35 V放电至3.00V的性能,优选正极面密度为2.66 mg/cm~2的电池。该电池在-32℃下的放电容量达到额定容量的83.4%;以1.00 C充电至4.35 V,4.00 C放电至3.00 V循环300次,容量保持率为91.3%;在75℃下储存2 d的压降值为0.146 V,内阻升高0.5 mΩ,且没有胀气现象出现,容量恢复率为87.7%。     

复合并行控制的无人机视轴稳定方法

为提高无人机视轴稳定平台的抗扰动能力,提出一种定量反馈理论（QFT）和PID复合并行控制的视轴稳定方法。首先采用回路整形法设计QFT视轴稳定控制器,然后以QFT为主控制器,采用PID实现QFT的动态补偿。最后对该方法进行仿真实验,结果表明,QFT和PID并行的控制系统相比独立的QFT控制系统,阶跃响应稳定时间缩短了57%,平台的扰动隔离度提升了75%。实验结果验证了该方法可以满足无人机对视轴稳定性的要求,且优于QFT单独控制的方法。     

一种无人机锂电池剩余电量估计方法

为了准确得到多旋翼无人机锂聚合物电池在不同的工作状态下的剩余电量,以电流模拟积分法为电量统计基础,将电池温度、充放电电流等因素对锂聚合物电池电量的影响等效为电池内阻的变化,利用卡尔曼滤波估计法对锂聚合物电池的剩余电量进行估计。实验发现这种方法可自适应电池老化引起的电量衰减,并能有效地补偿充放电过程电流积分误差的累积,通过选择合理的参数可得到不同工作状态下电池较为真实的剩余电量。从而为全自主控制多旋翼无人机系统提供可靠的剩余电量参考。     

基于深度强化学习的无人机辅助物联网多目标优化

无人机辅助无线供电物联网是一种创新的网络架构,利用无人机作为能量传输中介,能够解决物联网设备电力供应 的限制和局限性。针对无人机辅助无线供电物联网网络中多目标控制策略学习的问题,提出了一种基于深度强化学习的多 目标双延迟深度确定性策略梯度(MOTD3) 算法,旨在满足偏航角、飞行速度以及发射功率约束条件下,实现总数据速率、总 收获能量最大化以及能耗和悬停时间最小化的多目标联合优化,同时因需求动态变化无人机进行在线路径规划。仿真结果 表明,该算法在保证良好的收敛情况和稳定性前提下,较其他算法在总数据速率、总收获能量、能耗与悬停时间方面分别提高 14.7%、10.6%、6.1%和10.3%,且具有较强泛化能力,可适用于实际中不同通信场景。     

无人机用高电压钴酸锂的制备及性能

用机械球磨-高温煅烧法制备钴酸锂(LiCoO_2),然后进行磷酸铝(AlPO_4)包覆。XRD、SEM和电化学性能测试结果表明:制备的LiCoO_2为二次颗粒结构,表面有均匀的AlPO_4包覆层。在3.00~4.50 V以1.0 C充电、2.0 C放电,包覆AlPO_4材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的137.0 mAh/g上升到166.6 mAh/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

面向大型室内场景的无人机三维激光雷达解耦SLAM方法

大型室内场景通常在高程方向结构较为相似,导致激光雷达扫描点云在高程方向特征退化,传统激光雷达SLAM的无人机定位方法易发生高程特征误匹配。针对于此,提出了一种基于惯性/高度传感器信息辅助的机载三维激光雷达解耦SLAM算法：将高度传感器、惯性姿态引入点云初始化过程,提高初始位姿匹配精度;将基于多元正态分布的点云配准算法在水平、高度通道解耦,约束点云配准方向,提高高程退化环境下的定位精度;同时使得传统SLAM六维位姿解算降为三维,降低了计算量。通过Gazebo构建船舱仿真场景,对提出的方法进行验证,结果表明本文方法可以提高在高程特征退化下的激光雷达SLAM定位精度,比传统算法提升40%以上,并有效提高了计算效率。     

基于无人机的绝缘子带电零值检测技术

为提高输电线路零值绝缘子的检测效率,利用无人机装载电场探测装置可实现免登塔带电检测。文中首先建立220 kV瓷绝缘子串1∶1仿真模型,通过Comsol有限元数值仿真,分析研究串型、路径抖动、无人机及电场探头对绝缘子串空间电场分布的影响;继而建立零值绝缘子识别方法及其后台检测系统;最后进行实验室及现场实测。研究结果表明：双联绝缘子串同时存在零值绝缘子时,其空间电场分布互不影响;无人机飞行过程中直线检测路径的偏移距离应小于50 mm;绝缘子串的空间电场分布不受无人机及电场探头影响。利用文中所提的零值绝缘子检测方法,通过无人机搭载电场探测装置,可实现零值绝缘子的现场检测。