多旋翼无人机单目V-SLAM研究综述

视觉同时定位与地图构建(V-SLAM)方法是保证多旋翼无人机在环境先验信息未知情况下正常工作的有效途径,对于多旋翼无人机的定位、导航和路径规划等具有重要意义。针对多旋翼无人机V-SLAM方法的国内外最新研究成果进行综述。首先,在简述V-SLAM分类及发展历程的基础上,综述了国内外具有代表性的基于滤波、基于优化、基于直接法及融合IMU数据的单目V-SLAM系统核心思想及特点;然后,分析了单目V-SLAM系统应用于多旋翼无人机的可行性,介绍了国内外若干从事多旋翼无人机单目V-SLAM研究的团队及其主要研究成果;最后,讨论了近年来V-SLAM的研究热点和发展趋势。     

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。     

系留无人机视觉定位技术

针对系留无人机在导航卫星拒止条件下无法定位的问题,设计一种基于合作目标的视觉定位系统。通过 构建视觉定位系统,设计靶标检测算法、靶标偏移量计算算法及数据平滑算法,实现系留无人机的无源定位。试验 结果表明：无人机在飞行及起降过程中,精确检测地面靶标并解算相对位置,可有效解决无卫星信号的定位问题。     

基于人工视觉的四旋翼飞行器室内定位与控制

为提高室内四旋翼的定位精度,提出一种基于人工视觉的四旋翼室内定位方法。在地面铺设与地面颜色有差别的参考线,利用机载下视觉传感器采集图像,并进行参考线特征提取,确定参考线与机体的相对位置并与微惯性测量单元数据融合,给出四旋翼飞行器的位置。使用AR.Drone四旋翼飞行器对该方法进行了验证。结果表明:该方案能在室内实现精度较高的定位,可以满足四旋翼航迹跟踪的精度要求。     

基于天际线检测算法的多旋翼无人机姿态解算

为给无人机的姿态角解算提供冗余的数据支撑,介绍一种天际线检测算法。确定天际线提取区域及天际线检测梯度阈值,对图像中各列的天际线进行检测,消除检测出的天际线奇异点值,解算出天际线与无人机图像水平线的夹角,作为姿态解算的数据源。结果表明：用该方法设计出的智能图像处理模块,可实时有效地检测出图像的天际线,并解算出无人机姿态角,控制无人机稳定飞行。     

基于Harris角点检测的立体视觉里程计

传统的视觉里程计算法对弱纹理区域和远距离区域的计算精度较低,且算法实时性较差。本文介绍了一种视觉里程计算的可行方法：通过特征提取、特征匹配和运动估计得出车体运动的距离和方向信息,并通过极线几何约束、多帧跟踪和变焦距等方法有效地提高了精度。采用Harris特征点提取和线性与非线性最小二乘结合的运动估计方法,在确保精度的同时提高了算法的实时性。实验表明效果良好。     

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。     

微小型旋翼无人机总体设计与实现

主要讨论了一种微小型旋翼无人机的设计、制造与试飞验证。在研究涵道风扇式与"单旋翼+气动面"布局的微小型旋翼无人机特点的基础上,提出了微小型旋翼无人机总体设计方案。利用计算流体力学软件Fluent完成了该微型无人机气动面的设计;利用微机电系统惯性测量组件以及地面控制系统完成了该无人机的控制系统设计。微小型旋翼无人机完成了系绳试飞和自由试飞。证明了该微型无人机具有自主悬停能力,并且验证了设计方案的正确性和合理性。     

自转旋翼无人机技术与发展前景

简述了自转旋翼机技术概念及特点,介绍了国外自转旋翼机实例、自转旋翼无人机系统基本组成和基本任务剖面,最后阐述了自转旋翼无人机的市场需求与应用前景。     

多旋翼无人机脱靶量测量技术研究

针对近年来靶场对飞行器脱靶量准实时、高精度测量的迫切需求,采用系留式多旋翼无人机测量脱靶量.依据脱靶量测量的具体要求,提供了镜头、传感器等关键器件测量参数选取方法,对大视场镜头畸变误差进行了修正,提出了标志点重定位、倾角修正、高度修正等措施.在100 m高空完成了脱靶量测试.测试结果表明:在80 m内的测量误差为2 m的精度.     

一种小型多旋翼无人机的挂载设计与实现

近年来无人机逐渐用于运输快递,本文着眼于无人机挂载重物这一特性,提出一种新型电动无人机自动化挂载重物方案。本文从无人机飞行原理入手,设计了基于STM32芯片的抓持器。通过建模估算,并通过无人机抓持实验验证了该方案切实可行。     

基于单目/IMU/里程计融合的SLAM算法

常见的单目视觉-惯性SLAM算法,应用于以平面运动为主的轮式机器人时,由于存在额外不可观测度等原因常会导致导航定位精度下降。为解决该问题,提出一种能提高定位精度的视觉/IMU/里程计紧耦合的SLAM算法。在视觉前端部分,改进了原始图像金字塔LK光流法,将陀螺仪的旋转信息和里程计的平移信息作为先验,进行了可减少计算量的光流初值计算过程优化;引入车轮里程计信息,推导了IMU/里程计预积分;将里程计约束加入初始化过程和后端非线性优化中,实现视觉、IMU、里程计信息的充分融合利用。开源数据集测试和小车实验结果表明,新算法光流迭代次数减少约32.5%,定位误差均值相比VINS-Mono减少约40%。     

捷联惯导/高度计组合导航数字仿真系统设计与实现

在实验室或者外场进行制导武器半实物仿真实验的时候,捷联惯导系统通常不参与或者只是部分参与,分析了组合导航系统的功能和流程,给出了仿真系统的框架、流程和实现,论述了仿真系统的接口定义、通信协议、信息流程、工作流程;最后结合某型号的实验任务在实验室利用通用PC机实现了捷联惯导/高度计组合导航系统的仿真系统,仿真结果验证了所设计的系统能够完成组合导航系统的所有功能。     

基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法研究

针对无人飞行器视觉导航系统的需求,提出一种基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法。研究了图像直线稀疏光流场的概念,并推导出该种稀疏光流场的计算方法;在直线稀疏光流场的基础上,建立了地平线投影模型,并提出一种基于直线稀疏光流场的飞行器俯仰角速度、滚转角速度和偏航角速度等姿态信息的估计方法;分别使用文中提出的直线稀疏光流场的计算方法和Horn算法对一组测试图像进行数值仿真,仿真结果显示在图像边缘附近,直线稀疏光流场的计算方法与经典的Horn算法具有相近的精度,但时间开销减小到后者的6%;使用无人机航拍图像序列对于基于直线稀疏光流场的飞行器姿态信息算法进行离线仿真,并对比同时搭载的角速度陀螺的测量结果,结果显示,使用文中所述的基于直线稀疏光流场的无人机姿态提取方法可以估计飞行器的俯仰、偏航、滚转三通道角速度信息,其最大绝对估计误差除滚转通道小于±10°/s外, 其余两通道均小于±5°/s,并对于误差产生的原因进行了进一步讨论。     

一种基于视觉的火星车自主导航方案设计

火星车的自主导航是其顺利完成火星探测任务的重要保障,是目前火星车需要亟待解决的关键技术之一。首先,对几种不同的视觉定位方法进行论述,分析了不同视觉定位方法的优缺点。然后,给出了天文导航系统的定姿原理。最后,根据惯性、视觉、天文三种导航系统各自的特点,设计了一种适用于火星车的惯性/视觉/天文自主组合导航方案,通过有机融合三种导航系统的信息,使该方案能够满足火星车在复杂环境下对长时间、远距离、高精度自主导航的要求。     

基准地图测绘下的视觉导航算法

针对GPS 信号拒止环境下自主导航定位问题,提出一种基于全局定位基准地图测绘的视觉导航算法。在 卫星导航信号可用时,利用同步定位与制图(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法对使用场景制图,利 用时间戳与实时动态定位技术(real-time kinematic,RTK)将全局定位数据进行对齐,使用在线SLAM 算法载入全局 定位基准地图并进行全局范围内的导航定位。实验结果表明：该算法只需依赖视觉图像数据即可完成全局定位,其 定位和导航精度达到亚米级,导航与定位的误差平均值为0.36 m,均方差为0.31 m,满足实际应用要求。     

基于改进YOLOv5与嵌入式平台的多旋翼无人机检测算法

针对在嵌入式平台上检测无人机时面临的资源占用率高、实时性差的问题,提出一种改进YOLOv5网络的目标检测算法。以YOLOv5s网络为基础模型,使用MobileNetV3网络代替CSP-Darknet53作为骨干网络进行特征提取,并优化改进特征加强网络以及算法的回归框损失函数。基于自建无人机数据集分别在PC机和嵌入式平台RK3399上进行测试,实验结果表明：改进后的YOLOv5算法与原算法相比,在保持较高检测精度的同时,检测速度提升了38%,模型大小降低了45%,有效提升了算法的检测性能,满足应用于嵌入式设备的实际需求。     

基于最优模糊系统的惯导测量弹道修正模型设计

针对惯导测量弹道数据存在累计误差的不足,基于最优模糊系统构建了惯导测量弹道修正模型.通过遥测弹道数据和高精度GNSS数据构造的输入-输出数据对进行模糊系统设计,以导弹飞行试验的高精度弹道数据和惯导测量数据作为学习目标和样本来训练模型,采用最近邻聚类法建立修正模型模糊规则库.以惯性高度修正为例,验证了该方法的有效性,补全...