基于多旋翼无人机固定机巢自动巡检输电线路的控制技术研究

针对传统无人机在电力输电线路巡检中自动化程度不高的问题,提出了多旋翼无人机固定机巢自动巡检输电线路的控制技术。对串级位置PID控制器、自动起飞设计、航线飞行规划、自动返航降落设计等控制技术进行了重点阐述,最后成功应用于电力输电线路巡检中,有效降低了巡线人员的工作强度,实现了输电线路的全自动智能化巡检。     

输电线路智能机巡系统研究与应用

随着输电线路资产规模的不断扩大,以人工为主的输电线路巡检模式逐渐暴露出巡视效果差、工作效率低等问题,因此机巡作业将成为电力巡检作业的主要手段。针对无人机电力线路巡检的需求及对机巡作业进行统一规划部署,提出并设计了输电线路智能机巡系统平台。介绍了该系统平台的总体设计方案及各组成模块功能,并对其部署方案进行了阐述分析。该系统平台的设计有利于持续提高输电线路精益化运维管理水平,并有利于对数据进行综合管理、多维度分析与多样化成果展示。     

配网线路无人机自主巡检的路径规划

无人机技术、大数据分析技术、云端信息融合技术及运维管控技术等新型信息技术进行深入融合，能有效促进无人机在配网电力系统巡检过载中向智能化、自动化及网络化等方向发展，但这也给无人机的自主巡检技术带来了相应的挑战。为解决配网线路中杆塔结构复杂、导航线路混乱导致无人机巡检作业无法实现的问题，结合配网线路对无人机自主技术及其路径规划进行研究，提出了一种配网线路无人机智能巡检平台设计方案。接着，通过利用关键坐标点的路径规划算法，实现对配网线路无人机自主巡检的路径规划，并在无人机上搭载红外热像仪与高清摄像头，以此来提高无人机自主巡检的感知能力，从而保障无人机在自主巡检时的精确性。仿真结果证明，该路径规划算法的应用提高了无人机自主巡检精度，提升了配网线路自主巡检的效率。     

基于RFID无人机数据综合管理系统设计

无人机飞行数据具有重要的应用价值,针对实验项目中无人机数据研究,因此设计了一个管理系统平台使得无人机数据管理更加简单高效。首先,为每台无人机分配ID号,并将其写入标签;其次,将写好RFID电子标签绑定在对应的无人机上,利用RFID手持阅读器App扫描无人机上标签,将无人机信息上传服务器数据库;最后,可在PC平台对无人机及其数据进行操作。实验结果表明,通过PC管理平台不仅可以获取到每个标签对应的无人机具体信息,而且也能完成对大量无人机数据进行管理和分析,方便实验人员随时掌握无人机飞行情况,同时实现了对无人机及飞行数据高效管理。     

农用无人机无线充电系统设计

针对农用植保型无人机作业面积小、滞空时间短的问题,设计了一种基于DSP控制的基站式农用无人机无线充电系统.该系统采用LCC补偿网络,利用磁共振功率传输技术,通过ZigBee模块进行PC机与主控电路的信息交互,实现了农用无人机与基站之间安全、稳定的无线电能传输,输出功率可达到212 W,最大充电效率达到84％.     

自主空中加油飞行对接演示平台设计与实现

空中加油技术可以成倍增加战机的航程、留空时间、活动空间和有效载量,极大提高了战机的生存能力,增强航空兵的远程作战、快速反应和持续作战能力,而实现自主空中加油将大幅提高空中加油的快速性和稳定性.利用无人机搭建自主空中加油演示验证平台,将为相关算法的研究提供极大便利.文中设计了一套基于视觉的四旋翼自主空中加油演示系统,旨在模拟空中加油的真实环境,以验证视觉导航自主空中加油的可行性;搭建了一套硬件平台,实现各模块之间的通信;软件部分利用视觉解算出导航信息,并由PID算法求取飞行控制数据.实验结果表明,本平台各模块能够满足设计需求,实现了空中加油的飞行对接演示.     

基于微型四旋翼无人机的智能导航系统

为了实现四旋翼无人机的自主飞行,设计了该智能导航控制系统.飞行控制器采用陀螺仪与三轴加速度传感器相结合的方式检测飞行器姿态,通过ATMEGA644芯片分别控制4个电机驱动模块调速来实现飞行姿态的改变.导航系统通过ARM7控制GPS模块与电子罗盘,获取飞行器的实时位置,并利用软件滤波的方式提高了定位精度.设计了上位机控制...     

基于地理信息系统的输电线路无人机巡检管理平台研究与实现

目前,无人机输电线路巡检管理停留在二维或人工管理阶段,难以适应无人机巡视技术的发展需求。为此,以GIS(地理信息系统)为基础构建了三维数字化巡检管理平台,替代传统的人工管理模式。以宁波市某输电线路为试点区域,结合实景建模技术、 Laravel框架模式,整合了输电线路信息,成功构建了基于GIS的输电线路无人机巡检管理平台,实现了无人机巡检作业流程化管理、巡检资料的三维精确化管理,极大地提高了无人机巡检作业的效率。     

基于云端控制协同的无人机自动驾驶智能巡检技术

为解决传统电力系统巡检效率慢、巡检精度差的问题,提出基于云端控制协同的无人机自动驾驶智能巡检技术。搭建云端控制协同平台,云服务器通过内网接入智能巡检系统,设计无人机巡检多线程定位模块,通过PC端接收图像坐标模块的坐标信息,显示模块通过云平台实现数据共享;划分图像中心点坐标并标记,利用高斯核函数提升像素分布集中程度;最后拟定无人机悬停点,通过云端控制协同平台判断所获得的巡检路线图像是否存在异常,实现自动驾驶智能巡检作业。实验证明：所提方法能够精确识别初始图像像素点为574×574的图像的边缘;巡检航线水平误差最大值为0.5 m,垂直误差最大值为1 m,且巡检航线的运动未出现偏离或者抖动现象。为实现电网可靠、安全的运行提供了一定的技术支持。     

输电线路巡检无人机巢配置部署方法

针对无人机巢在电力巡检应用中的配置部署问题，提出一种定量分析决策方法。基于无人机巢自身特性的约束，以总成本最小为目标建立整数规划模型，并采用改进模拟退火算法对模型求解，计算无人机巢最优部署位置。将计算结果与传统模拟退火算法结果对比，以证明所提算法和模型的可行性与有效性。选取佛山某地区无人机巢的应用案例进行分析，结果表明所提方法能有效降低无人机巢部署成本，提高无人机巢利用率，具有工程实际应用价值。     

实景数字游戏无人机控制系统的设计与实现

主要将研制开发的实景数字游戏无人机控制系统的设计和实现做了全面的介绍,完整地分析了无人机的控制方法。首先通过1个无线通信模块Wiport建立了1个符合IEEE802.11b协议的无线局域网通信平台作为无人机控制信号通信系统。在此平台上,采用CPLD硬件,并编程完成对无人机飞行状态的控制,同时反馈无人机飞行的实时状态给服务器。本设计中的方案和控制方法也可应用于其他可在无线局域网中无线控制的游戏设备,比如无线控制机器人、无线控制航模等。     

基于数据手套的无人机端侧控制系统设计

为克服复杂环境下,遥控器、地面站等传统控制设备无法灵活便捷控制无人机的问题,提出一种基于数据手套的无人机端侧控制系统,该系统能够实现通过手势对无人机的控制。首先采用集成柔性传感器和惯性传感器,基于STM32的无线数据手套,用于收集训练和测试数据。根据从数据手套中获得的数据,采用部署到STM32嵌入式处理器的BP神经网络进行端侧手势识别,最后将手势转换成标定的无人机控制指令,并发送到无人机端,实现对无人机的控制。对8种手势进行共400次识别验证,手势识别率为97%。通过Airsim仿真平台进行无人机仿真实验,8种手势对应的无人机基本控制指令识别 准确率为100%,表明该系统手势识别效果理想。最终在真实场景下进行试飞,多名参与者可在1分钟内完成提前规定的总路线长度为35m的复杂飞行,实验表明无人机可对手势做出迅速反应,且该系统提供的手势控制方法简单便捷,可以在端侧实现对无人机的实时稳定地控制。     

基于红外视觉的固定翼无人机自动着陆引导系统

固定翼无人机自动着陆需要跟踪速度快、精度高的引导系统,本文设计并搭建了一套基于红外视觉的无人机自动着陆引导系统。文中首先介绍了视觉着陆引导系统的原理、组成,并分析其数学模型;在无人机上设计了红外视觉识别标志,设计并编写了引导系统图像处理算法和视觉跟踪算法;设计视觉着陆引导控制结构;最后,通过试飞实验对该系统的可靠性、跟踪速度和精度进行验证。实验结果表明本文设计的自动着陆引导系统能够很好地满足固定翼无人机精确自动着陆的要求。     

基于多核架构无人机飞行控制系统设计与实现

针对中小型固定翼无人机自主起降与编队飞行任务,采用双ARM Cortex M4＋DSP架构,综合多传感器融合策略,利用多频段通信技术和舵机控制回路冗余设计的方法,设计并实现了一套飞行控制系统。该系统能为无人机自主起降与编队飞行提供了精确引导和相对定位信息与强大的通信支持、具有效率高、稳定性好、可靠性强以及集成度高等优点。地面半实物仿真和实际飞行试验结果表明,该飞行控制系统有效的支撑了无人机自主起降、多机编队飞行等研究。     

面向巡检机器人多源融合鲁棒定位与高逼真仿真方法

针对电网中测试巡检机器人导航定位算法存在的系统安全问题以及潜在风险,提出面向巡检机器人的多源融合鲁棒定位与高逼真仿真方法。首先,基于虚幻引擎搭建适用于导航定位算法测试的智能电网仿真平台;然后,设计基于一致性检验原理的鲁棒多源融合导航算法;最后,通过仿真实验证明智能电网仿真平台和鲁棒多源导航算法的有效性,为后续研究奠定了基础。     

基于改进遗传算法的无人机航路规划

针对已知源-目标的最短最优航路规划问题,本文首先对无人机航路规划相关约束及算法仿真环境进行了综合分析,构建了航路规划算法仿真环境,明确了无人机的性能约束,进而提出了一种可以融合多种约束条件的航路评价函数;然后,针对遗传算法存在的早熟收敛以及后期搜索迟钝等问题,考虑其问题之间存在的耦合关系,提出了适应度值标定、种群多样化和精英保留策略的融合改进方案。实验结果表明改进的遗传算法会节省约11.8%的燃油损,同时无人机机动转弯相对更少,提高了无人机飞行的安全性和高效性。     

高精度惯导系统信号处理平台的设计与实现

针对中高精度惯性导航系统中,陀螺仪和加速度计输出信号精度高、随机漂移小、动态范围大等特点,设计并实现了1种基于TI公司TMS320C6713B型DSP和Spartan-ⅡE系列XC2S50E型FPGA的高精度惯导系统信号处理平台.在简要介绍平台总体设计的基础上,重点探讨了A/D采集模块的硬件电路以及时序逻辑设计,关键硬...     

单轴稳定平台控制系统及其电磁干扰防护

基于限制传统惯性导航系统的转角大加速度问题,设计了一种具有横滚隔离功能的单轴稳定平台伺服控制系统,其实质是一种高精度位置伺服系统。以DSP TMS320F2812为基础,在重点介绍其硬件和软件实现的同时,对平台的电磁干扰防护设计进行了详细研究,并针对实验过程中出现的一个由编码器引发的特殊电磁干扰问题进行了研究和实验,实验结果表明经过电磁干扰防护设计,系统抗干扰能力增强,并具有跟踪能力强、响应速度快、控制精度高诸多优点。     

基于加速度变噪声EKF的无人机姿态融合算法

针对传统无人机姿态解算方法过程复杂、计算量大、动态性能差的缺点,建立无人机姿态模型;采用陀螺仪对加速度计直接进行滤波的方法,设计出新的基于扩展kalman滤波的加速度滤波器;并且考虑到无人机非重力加速度的影响,对常规kalman滤波器进行了变噪声的改进。利用STM32微控制器和MEMS惯性单元搭建硬件平台进行对比实验。结果表明:在168 MHz时钟频率下,一次传感器数据读取和姿态解算总共耗时3.27 ms,数据更新率可达100 Hz。新算法飞行动态误差小于1°,而传统四元数法动态误差为2°左右;变噪声处理后静态瞬时偏差由4°降到1°。说明新算法的抗震效果和解算精度更好,可以为无人机自主飞行提供更准确的姿态信息。