基于Qt的四旋翼无人机地面站航空虚拟仪表的设计

以四旋翼无人机地面站航空虚拟仪表为设计对象、以Qt5.4为开发平台,采用Qt的2D绘图类QPainter类,创建了一个仪表组件类,按照组件结构编写了各个成员函数代码,并将它们包含在paint Event函数事件中,最后将定时器信号和仪表更新槽函数进行了连接,实现了仪表的定时重绘。为使地面站运行流畅,设计中创建了仪表专用子线程,并对仪表状态输入数据进行了必要的处理,经反复测试,该虚拟仪表能够实时响应无人机的姿态参数,具有良好的逼真性,给其他虚拟仪表的设计提供了一个较好的借鉴。     

超小型无人机地面控制站电子导航地图的开发

介绍超小型无人机地面控制站电子导航地图的功能,分析MapObjects组件的功能和特点,阐述在VisualC＋＋环境下基于MapObjects组件开发超小型无人机地面控制站电子导航地图的方法。     

四旋翼无人机的编队飞行控制系统设计

为了解决单架无人机执行任务效率低,安全冗余差等问题设计了一种基于GPS的无人机编队飞行控制系统。无人机端主控芯片采用STM32F427搭载Nutt X嵌入式操作系统,保证了姿态解算、姿态控制、导航、通讯等复杂任务的实时有序执行。使用ZigBee通讯模块、MAVLink通信协议搭建无线通讯链路,并解决了多节点之间的通讯以及通讯冲撞问题,实现了无人机之间、无人机和地面站的稳定通讯。在地面站端对各架无人机位置的检测,并在此基础上使用编队算法实现多架无人机的三角形、直线等阵形的编队飞行。实验表明,该系统能有效的实现多无人机的编队飞行控制。     

基于深度确定性策略梯度算法的四旋翼控制器自主导航方法研究

自主导航作为四旋翼无人机飞行导航的核心问题,为了更好地优化四旋翼无人机自主导航路径规划和路径跟踪能力,采用了一种基于改进的深度确定性策略梯度算法的机器学习算法（DDPG）的四旋翼无人机自主导航跟踪控制器,算法中增加了对动作探索策略的设计和对奖励函数的改进,以及采用二维及三维电子地图模拟四旋翼无人机的飞行轨迹,提出基于Matlab软件进行四旋翼无人机自主导航仿真实验以确保系统的稳定性和可行性。结果表明,所改进的深度确定性策略梯度算法可以在仿真实验中实现四旋翼无人机在二维及三维环境下的路径规划、跟踪与避障,并做到导航过程中的姿态状态的自主调整。     

无人机地面站键盘操作台的设计与实现

无人机地面站键盘操作台是无人机控制系统的重要组成部分,集成了无人机的所有的飞行指令,它的设计合理与否直接关系到无人机的安全飞行。文章提出了两种无人机地面站键盘操作台的设计方法,一种为基于VisualC＋＋快捷键的软件实现,一种为基于DSP和键盘控制芯片CH451的硬件实现。两种实现方法经过实际联调,基本达到了预期的效果,并且具有很好的扩展性和可靠性。     

应用LabView的地面站飞行监控系统设计与实现

飞行监控系统是无人飞行器地面站的控制核心,影响着地面站的性能.结合Xtender开发包和GMS公司的仪表控件软件,设计了基于LabView的地面站飞行监控系统.该系统能够控制自动驾驶仪,在装载地图上实时显示飞机的飞行轨迹和航路点信息,实时监控飞机的姿态、航向、高度、速度、坐标位置和电压等参数,并生成图表和日志文件,以便对飞行过程和控制参数进行分析调试和改进.此外还具备模拟飞行的功能,可以加载载荷进行仿真.软件界面设计简洁,功能强大,操作简单,具备良好的交互性能,具有广泛的应用价值.     

无人机航迹显示系统软件的设计与实现

在电子地图上规划、显示和回放飞机的航迹,是无人机导航地面站系统的主要功能。通过坐标变换将位图中的屏幕坐标与飞机实时位置信息进行匹配,通过网络将飞行数据传输至导航地面站进行数据显示并保存,利用ADO数据库对保存的数据进行回放。经过联调,实现了地面站软件系统的上述功能。实际使用结果表明,航迹实时显示和回放效果令人满意。     

油田地面站库自控仪表的设计及选型探讨

现阶段,我国油田已经进入了智能化、自动化生产管理的全新阶段,在油田地面站库的自动化运营中,自控仪表设备是重要的管理控制设备。如何基于实际的工作需求以及管理需要,选择合理的仪表类型,是实现油田地面站库自动化管理的重要工作。课题研究由此出发,深入分析油田地面站库自动仪表的设计、选型的原则以及方法。     

应用激光雷达构建室内环境地图的研究

随着激光扫描技术的发展,基于激光扫描系统的室内环境地图构建技术广泛地被运用到机器人的视觉导航中。针对当前研究中所使用的激光扫描仪体积笨重、价格昂贵,不适合小型移动机器人装配的不足,提出一种由智能小车和低成本的360°激光雷达组成的二维环境地图构建系统。系统由硬件系统和软件系统两部分组成。通过硬件系统对环境进行感知,提取周围环境特征信息,通过软件系统完成二维环境地图的实时创建,实现基于激光雷达构建室内环境地图的任务。在得到环境地图的基础上,采用最小二乘法对初始数据进行滤噪处理,以获得更为精确的环境地图。实验结果表明,本系统成本低,性能高,能精确的构建二维环境地图,并成功应用于室内小型移动机器人的视觉导航中。     

基于虚拟现实的无人机飞控系统半物理仿真研究

研究了基于虚拟现实的无人机飞控系统半物理仿真平台,将飞控计算机和执行机构等实物接入系统,利用OpenGL建立无人机模型和飞行场景,采用分布式地面站网络实时显示无人机在虚拟环境下的飞行状态,实现可视化的半物理仿真验证,其效果令人满意。     

无人机跟踪过程中的避障问题研究

针对单架无人机跟踪单一目标问题,提出 Lyapunov 矢量场法和速度障碍法相结合的方法,保证 UAV 在执行跟踪任务时的安全。首先,建立无人机运动模型,通过基于 Lyapunov 矢量场法的航向控制使无人机能够收敛到极限环;其次,利用速度障碍法原理判断无人机与障碍物之间是否存在飞行冲突,推导出避障所需的航向控制量;最后,针对障碍物重叠情况,利用几何关系将重叠区域合并,再求解出航向控制量,完成对重叠威胁区域的避障。仿真结果表明,所提算法在单一障碍物和多障碍物的条件下,都能有效地跟踪目标并实现避障。     

基于半实物无人机训练模拟器研究

为了增强训练效果,文中基于地面控制站和无人机设计了基于半实物无人机训练模拟器.给出了该训练模拟器的结构和传输方式,介绍了该训练模拟器的实现方法.训练模拟器有着真实的操作环境,能够增强训练效果,能够对多个子系统进行测试.     

基于DSP微处理器的无人机飞控系统设计

根据某固定翼飞机的飞行特性,完成姿态回路和导航回路的飞行控制器设计。接着,以DSP28335微处理器为核心,设计出该无人机的飞控系统及地面监测与指令传送系统。最后,对所设计的控制器进行仿真实验,实验结果表明,该飞控系统性能良好,符合设计要求。     

基于无人机巡查的电站征地红线智能分析系统

以丰富水电站征地红线管控手段为目的,设计了基于无人机巡查的电站征地红线智能分析系统。该系统信息采集模块使用固定翼无人机搭载摄像机方式采集水电站征地红线图像,并通过无线数传子模块和无线图传子模块将征地红线图像以及无人机飞行信息传输至地面控制模块和智能分析与展示模块内。地面控制模块基于卫星通讯主站、运营商基站以及通信卫星组成的5G信号网络,利用无人机测控子模块控制执行巡检拍摄任务。智能分析与展示模块接收到征地红线图像后,使用图像预处理子模块计算征地红线坐标后,使用3Dmax软件构建征地红线三维模型,利用该模型提取征地红线特征点后,将其输送至智能分析子模块,该模块使用尺度不变特征变化算法对征地红线图像特征进行匹配,得到征地红线智能分析结果。实验结果表明:该系统在应用过程中可有效分析水电站征地红线特征匹配情况,具备较强的应用性。     

遥测数据驱动的无人机飞行状态识别方法

无人机飞行状态的识别是无人机飞行状态分析必要的基础,可为无人机任务调度、智能维护维修和设计优化提供参考信息。无人机的遥测数据是对其飞行状态识别的重要依据,针对无人机遥测数据量大、各飞行状态持续时间不同、数据混有噪声、无法直接提供飞行意图信息等问题,提出一种基于切比雪夫特征提取和随机森林分类(Chebyshev-random forest,C-RF)算法的无人机状态识别方法。采用Chebyshev拟合法对遥测数据进行特征提取和降维,利用随机森林算法实现飞行状态的自适应分类。所提出方法将Chebyshev拟合系数计算简单、接近最佳拟合的优点与随机森林算法的训练速度快、分类准确率高和抗噪能力强等优点相结合,可覆盖无人机的各类样本且避免过拟合问题,实现了无人机飞行状态的有效识别。采用真实无人机遥测数据进行验证,总体识别准确率高于90%,少类样本亦可被准确识别,证明了所提出方法的有效性和实用性。     

无人机自动检测系统的设计与实现

为了解决无人机飞行控制系统传统测试设备专用性强、智能化不足的问题,本文研究了开关阵拓扑的优化方法,并应用综合仪器技术,与抗干扰技术,成功研制了一台基于PXI总线的自动检测系统(ATS),在单台装置中完成了飞行控制系统全部7种部件的性能检测任务.该自动检测系统实现了程序控制测试流程,无纸化电子记录实测数据,故障在线诊断处理等功能,测试精度高于传统测试设备的20多倍,检测时间缩短到到原来的1/20,已通过外场验收试验,并多次投入外场使用.     

Electric Parameter Measurement System Based on Virtual Instrument

In this paper,virtual instrument technology is applied in the development of an electric parameter measurement system for mobile power stations.Virtual instrument technology is used to measure and analyze electric parameters of mobile power stations.The whole measurement system is composed of computer,data acquisition card and LabView virtual instrument platform.It can be used to monitor,record,and analyze electric parameters of sinusoidal alternating circuit.These parameters include voltage,effective value of current,phase differences,power,and etc.Experimental results show that this virtual measuring device satisfy the requirement of mobile power station monitoring and dynamic property analysis.Hardware and software design of the system will be discussed in detail.     

基于优化的元胞蚁群算法的无人飞行器动态路径规划方法

针对无人飞行器路径规划蚁群算法收敛速度慢,提出了一种新的蚁群算法。首先,以栅格为环境地图,在蚁群算法搜索过程中加入了圈形轨迹识别算法,避免了无人飞行器出现折返跑的现象。其次,采用最优路径进行信息素更新,减少了蚁群算法在搜索过程中产生的盲目交叉和“蚂蚁遗失”现象。最后,引入了无人飞行器轨迹的尖角优化策略,更好地模拟了无人飞行器的飞行特征。仿真实验表明,新算法具有更好的全局搜索能力。