基于深度学习的无人机自主避障方法研究

为解决室外复杂环境下单一类型传感器无法满足自主避障需求的问题。本文以多旋翼无人机为研究对象,提出一种多种类型传感器复合使用的方式,以提升无人机避障防撞能力。将深度学习目标检测方法引入到障碍物识别中,通过彩色信息与深度信息相结合的方式,提升障碍物定位信息精度,并依据障碍物类别制定无人机飞行策略。结果表明:本文方法提升无人机在复杂环境下避障防撞能力,为无人机自主飞行研究提供理论依据和技术支撑。     

基于HSI颜色空间的深度学习单幅图像去雾方法

针对传统的单幅图像去雾算法容易受到雾图先验知识制约导致颜色失真等问题,本文提出了一种基于HSI颜色空间的深度学习多尺度卷积神经网络单幅图像去雾方法,即通过设计深度学习网络结构来直接学习雾天图像与其无雾清晰图像色调、饱和度和亮度之间的映射关系,从而实现图像去雾.该方法首先将有雾图像从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间,然后设计了一个端到端的多尺度全卷积神经网络模型,通过色调H、饱和度I、强度S三个不同的去雾子网分别进行多尺度提取,深度学习得到有雾图像与清晰图像之间的映射关系,从而恢复出无雾图像.实验结果表明,本文方法对于雾天图像具有良好的去雾效果,在主观评价和客观评价上均优于其它对比算法.     

图像去雾方法质量评价

针对近年来去雾算法质量的评价方法普遍依赖主观评价结果,但缺乏定量描述;现有的客观质量评价方法与主观评价方法之间的一致性不稳定,使两者有时会出现分歧的问题.为提升针对去雾方法的客观质量评价性能,本文提出了一种基于人工合成图像的全参考去雾方法质量评价.首先,建立合成图像数据集,数据集包括参考无雾图像,合成有雾图像,对这些合...     

图像去雾算法的改进和主客观性能评价

本文主要研究了图像去雾技术以提高由于雾霾影响而导致的失真图像的主客观质量。对基于暗通道先验和大气散射模型的去雾算法进行了改进,设计了新的天空区域计算和透射率阈值确定方法,通过增强结果图的对比度和调整亮度,进一步降低了算法的失真。还通过对图像加雾,分别从主观质量评价和以结构相似度作为客观标准的客观评价两方面,用数理统计方法比较了各个相关算法的性能。实验表明,所提算法有效地降低了图像的失真(评价分最高),使去雾图像有较高的主观质量(总体评价分并列最高)。     

深度学习的多目标跟踪研究进展

多目标跟踪在诸多行业中具有广泛的应用前景,但也面临着目标形变、目标重叠、目标数量变化、遮挡和自遮挡以及缺少足够的标记数据等难题。由于深度学习的快速发展,使用深度学习的多目标跟踪方法迅速发展,有效的提升了多目标跟踪的性能。介绍了深度学习的多目标跟踪研究进展,并将其分为基于深度特征、基于端到端数据关联、基于单目标跟踪器扩展和联合检测跟踪的四类方法,详细说明每类方法的设计原理及其优缺点。最后,介绍了常用的数据集和评价指标并对比相关算法的性能,针对现有的多目标跟踪算法的不足,展望未来的发展趋势,以期为多目标跟踪的深入研究提供理论支持和技术指导。     

基于深度学习算法的高压输电线路隐患自动检测方法

为实现输电线路多元状态的全面、准确检测,提高线路运行的安全性和稳定性,文章提出了一种基于深度学习算法的高压输电线路隐患自动检测方法。通过卷积神经网络构建模型,提取输电线路图像运行特征,并对该特征分类识别,实现对线路潜在隐患问题的自动检测。实验结果表明,该方法进行自动检测得到的准确率为98%,查全率为96%,查准率为97%,F1分数为97%,且将其应用于不同隐患类型的识别后,准确率均高于95%。该方法为电力系统的智能化检测提供了有效的技术支持。     

结合自适应雾气估计的快速单幅图像去雾

大气中水分子及微小颗粒对光的散射和吸收,使得在雾天条件下获取的图像严重降质,本文提出一种结合自适应雾气估计的快速单幅图像去雾算法。首先,该算法从大气散射模型出发,通过分析景深与亮度分量之间存在的相关关系,提出线性系数利用亮度分量来近似估计出景深,并通过最小滤波对明亮区域进行修正,得到粗略透射率;其次,观察到散射系数值与雾浓度呈正相关,从而结合雾浓度模型与指数函数提出自适应散射系数概念,估计出较准确的透射率;最后,根据大气散射模型复原出无雾图像。实验结果表明本文算法可以复原出清晰自然的无雾图像,明显提高了图像可见度,且具有较低的时间复杂度。     

航拍降质图像的去雾处理

针对有雾天气下无人机航拍视觉系统的能见度低,航拍图像对比度和色彩保真度差等问题,基于暗原色先验规律以及雾图的物理模型提出了一种雾天降质图像去雾处理技术.从图像复原和增强两个角度出发,分别建立了户外图像全局去雾和对比度自适应调整的最优化模型,从而能够直接复原得到高质量的去除雾干扰的图像并且估算出雾的浓度.对一系列户外带雾...     

夜间有雾图像的光照模型构建及去雾

夜间有雾图像会出现严重退化,而且人工光源的存在也使得环境光呈现不均匀性。针对上述问题,本文提出了一种适用于夜间有雾图像的光照模型,并在此基础上实现了夜间图像去雾。模型中主要包含了环境光和透射率两个参数,这两个参数都会随着图像局部内容的变化而产生空间变化。首先基于信息损耗约束理论对上述参数进行初始估计,随后利用快速导向滤波对其进行细化,以抑制块效应和光晕效应,最后将细化后的参数代入光照模型中,通过求解模型即可获得最终待还原目标图像。实验结果表明,本文提出的算法能够有效实现夜间有雾图像的去雾处理,在抑制亮区发散的同时能重现暗区的细节,恢复的场景具有较好的亮度和对比度,恢复的图像颜色自然,总体性能优于同类型的其它算法。     

基于Simscape的四旋翼无人机建模与仿真

为了加速并简化四旋翼无人机的设计以及进行相关控制算法的实验仿真和验证,针对四旋翼飞行器的机械结构和飞行原理分析了其系统动力学模型,利用牛顿-欧拉方法推导得到机体非线性动力学方程。为了提高四轴飞行器的建模精度和系统完整性,联合计算机辅助设计(CAD)软件和Matlab/Simscape工具箱进行物理系统建模。利用CAD软件搭建的四旋翼三维实体模型导入到Simscape仿真平台构建四旋翼的机体以及动力系统模型,并在此基础上将Simulink设计的控制算法添加到仿真平台,方便进行实验验证和参数整定。仿真结果表明,所设计的飞行器能够较好地实现悬停和轨迹跟踪,满足系统的控制性能要求。     

某高空高速无人机载电子设备热设计试验研究

文中研究了某高空高速无人机载电子设备的热设计问题。针对某高空高速无人机上冷却资源稀缺的特点,提出了结构热惯性和液氮冷却相结合的冷却方式,并设计了2种冷却单元的结构形式。通过实验研究,得到了不同供液工况下的电子设备温度分布,并分析了液氮消耗量对单元温度分布的影响。结果表明：在极少的载机冷却资源条件下,该热设计方式仍可以保障电子设备工作在允许的温度范围内。该设计方式可以供类似热设计参考。     

基于过采样投影近似基追踪的无人机异常检测

针对无人机飞行模式切换导致飞行数据在线异常检测准确率低的问题,提出基于过采样投影近似基追踪(OSPABP)的在线异常检测框架。首先利用滑窗和Z-score变换消除飞行数据流量纲,并抽取相关的飞行数据子集;然后过采样当前时刻子集的输入数据,放大异常数据对数据子空间的影响,并通过在线估计和追踪匹配过采样后数据子空间的投影近似基方向变化,从而判断子集实时输入数据的异常程度。同时该方法还可抑制飞行模式切换对异常检测效果的影响。采用Flight Gear模拟飞行数据和明尼苏达大学真实无人机飞行数据的实验结果表明,所提出方法对飞行模式切换敏感度低,可明显降低异常检测的误检率,并有效提高检测准确率。此外,算法的计算和存储复杂度均可满足机载处理要求。     

旋翼无人机螺旋桨静拉力性能的计算与试验验证

针对旋翼无人机螺旋桨的设计需求,研究了旋翼无人机小型螺旋桨静拉力性能的工程计算方法,并构建了基于虚拟仪器的螺旋桨性能测控系统.采用涡流理论作为螺旋桨静拉力特性的计算方法,结合图形化设计软件LabVIEW,构建了螺旋桨静拉力测控试验台.通过该测控试验台对计算结果进行了对比验证,分析结果表明计算结果与实验数据趋势一致,最大平均相对误差不超过10%,吻合较好,准确度较高.     

基于多旋翼无人机的正交式风压矢量分解测风法

针对多旋翼无人机平台上的测风设备会受到旋翼扰流干扰的问题,基于伯努利方程提出了一种适用于多旋翼无人机的利用正交式风压矢量分解反演风速风向的算法,并通过设计感压腔的布局与结构进一步降低了旋翼扰流的影响。利用Space claim和Meshing软件建立测风模型,通过Fluent软件改变流场内气流的速度与方向,对该测风法在不同流场中进行了仿真研究。在实际测量中,当风速高于2 m/s时正交式风压矢量分解测风法的测风速误差均保持在10%以内,证明了该法可以有效降低旋翼扰流对测风的干扰,实现高精度测风。     

小型无人机气动肌腱式弹射系统动态仿真与优化

针对冲击气缸式无人机弹射系统耗气量高、质量大、动态特性差等弊端,提出了一种仿生气动肌腱式无人机弹射系统,利用气动肌腱的弱非线性,通过配置楔角以改善无人机加速阶段的受力情况,减缓加速度波动。对该弹射系统进行数学建模和动力学分析,并搭建Simulink模型对该系统进行仿真求解;通过MATLAB与Simulink对现有加速轨道通过多目标遗传算法实现进一步优化。优化后的加速轨道能提升加速度均值、气动肌腱能量利用率和起飞速度,且降低了加速度峰值,加速度波动在原有基础上降低了76.79%。仿真和优化结果表明,提出的气动肌腱式无人机弹射系统不仅避免了冲击气缸式弹射系统的缺点,还能进一步平缓加速度,减小整体系统的最大过载。     

无人机光电侦测平台目标定位误差分析

针对无人机光电侦测平台在目标定位过程中测量误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于多因素分析的误差建模与分析方法.在系统总体结构的基础上,根据目标从空间直角坐标系到光电传感器坐标系的映射关系,建立目标定位模型,以载机位置、姿态误差以及光电侦测平台转角、测距误差等9项因数为变量,推导出目标定位误差计算公式.采用飞行实验数据验证了该误差计算方法的有效性,并通过仿真实验分析了载机位置、姿态角误差、光电传感器方位角、高低角误差以及激光测距误差对目标定位精度的影响,同时指出实际应用中无人机测量点位置与目标定位精度的关系,载机高度越低、视轴指向角越大,目标定位精度越高.     

基于Faster R-CNN的无人机航拍图像小目标检测

为了解决复杂图像背景下无人机航拍图像小目标检测问题,提出了一种基于Faster R-CNN的多尺度小目标检测方法。以高压塔上的鸟巢为检测对象,首先通过改进卷积神经网络ResNet101对目标进行特征提取,然后采用多尺度滑动窗口方式在不同分辨率卷积特征图上获取目标初始建议区域,最后在选取的分辨率较高的卷积特征图上增加一个反卷积操作进一步对特征图的分辨率进行提升,并作为建议窗口的特征映射层传入目标检测子网络中。通过对无人机实际航拍图像中鸟巢的检测结果表明,所提出的算法可以实现对航拍图像中小目标的精确检测。     

利用无人机对特高压线路上方电场强度实测

随着输电线路电压等级的提高,输电线路周围空间的电磁场强度越来越大,因此对它的空间电磁场分布研究变得越来越重要。针对输电线路上部空间电场强度值实际测试的难点,提出了一种采用小型无人机搭载测试设备进行输电线路上部空间电场强度的实测方法,通过对电磁场测试仪数据和所测试空间的位置数据实时采集,利用iO SD系统将测试数据进行实时合成,把测试数据存储并且传输到地面控制站,从而实现特高压线路电场强度的实测。通过对浙北-福州1 000 kV特高压交流等实际线路的实测分析,同时与Ansoft软件的计算值对比分析,在距离边相导线45 m内,仿真计算与实测值误差在7%以内,说明这种测量方法的有效性,为输电线路空间电磁环境研究具有重要参考意义。     

变姿飞行机器人及其关键技术

变姿飞行机器人是一种具有垂直起降功能的无人机,并且能够像固定翼飞机那样水平前飞.文中介绍了基于涵道风扇技术变姿飞行机器人的发展现状及趋势,还分析了变姿飞行机器人变姿的方式及关键技术.