基于强化学习的无人机安全通信轨迹在线优化策略

物理层安全是无线通信实现安全通信的一种有效手段,无人机基站在存在地面窃听者的情况下向地面合法用户传输机密信息时,已有研究一般采用离线方法对无人机基站的飞行轨迹进行优化,得到的轨迹是固定的,保密传输缺乏应对通信环境变化的能力.针对该问题,本文研究无人机飞行轨迹的在线优化策略,使机密信息被安全传输的同时实现通信平均保密率最...     

无人机空中加油过程中分数阶滑模会合导引控制

针对带末端角度和末端速度约束的无人机空中加油自主会合问题,设计了一种3维分数阶滑模导引律,使无人机在无加油机主动配合的情况下具备自主会合能力.首先,根据无人机与加油机之间的相对运动关系,设计了3维比例导引规律,使无人机能够到达期望的加油位置.其次,利用滑模控制的强鲁棒性特点以及分数阶微积分的精细控制特性,基于变结构理论和李雅普诺夫稳定性理论设计了一种带有末端角度约束的3维分数阶滑模变结构控制律,并用所设计的分数阶滑模控制律对3维比例导引指令进行重构,使无人机能以期望的末端追踪角度到达加油位置.然后,构造了速度指令生成器,对无人机的末端速度进行约束.最后,对所设计的导引律进行了仿真验证,仿真结果表明所设计出来的导引律能满足追踪角度和速度约束的要求.     

无人机遥感平台技术研究与应用

作为一种新型的遥感平台,UAS(无人飞行器系统)具有优于其它遥感平台的灵活性、实时性、移动性等特点,本文介绍了UAS的发展现状及其关键技术,提出了UAS遥感平台的分类方法,从技术、市场、法律制度、成本等多方面考察了UAS应用于民用遥感领域的可行性。理论和实践证明,UAS平台在遥感技术的发展中必将发挥重要的作用,成为主流的遥感平台之一。     

无人机SLAM 避障技术研究

针对无人机没有考虑障碍规避而导致无人机的同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping, SLAM)任务无法完成的问题,提出一种改进的人工势场法。通过建立一个包含无人机到目标点的距离、无人机到障碍物的距离及障碍物方差的势场函数,制定避障策略,从而解决无人机 SLAM的障碍规避问题,并在构建的无人机运动模型基础上,对提出的算法进行仿真验证。仿真结果表明：该算法在完成 SLAM任务的同时,能够有效地避开障碍物的威胁。     

基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测

针对矿井开采时,井下空间在重力作用冲击下,极易产生缝隙形成地面塌陷的问题,提出基于无人机遥感技术的矿井地面塌陷综合监测,全方位分析矿井地面沉陷特征。分析待监测矿区现状,运用外部空间数据收集和内部数据处理2个子系统构建无人机遥感系统,根据航高、分辨率、重合率、航线、数据处理等步骤明确地面塌陷程度和范围。通过实测分析得出,利用不同阶段无人机遥感数据记录,可精准掌握矿井地面塌陷及地面震荡规律,明确地表位移与侵蚀情况,所获塌陷值和地面实测塌陷值基本相同,有效证明了无人机辅助监测矿井地面塌陷的可靠性与实用性。     

基于BBF优化算法的无人机遥感图像配准研究

针对无人机遥感图像中的亮度、尺度、图像重叠等问题,利用BBF优化算法设计无人机遥感图像配准方法;根据无人机遥感成像原理,获取无人机遥感图像作为配准对象,通过图像融合、校正等步骤,完成初始遥感图像的预处理;提取无人机遥感图像的SIFT特征点和轮廓特征,利用BBF优化算法搜索当前图像与参考图像之间的特征匹配对,完成图像的特征匹配;最终通过粗匹配、精匹配和消除错误匹配点3个步骤,得出无人机遥感图像的配准结果;通过效果测试实验得出结论:优化设计方法的特征匹配点准确率为5.15％,漏配率为3.75％,显著优于传统配准算法.     

无人机接力测控数据链设计

针对电力巡检、油气管道巡线等长距离、跨省区、超视距巡检场景,提出了一种站间接力的无人机巡线数据链系统.系统在巡查线路沿线设置多个地面站,以码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)为基础,设计了一种跨站软切换算法,随着飞行巡检线路实现无人机控制权在地面站间的无缝软切换.对8个地面站...     

基于改进差分进化算法的无人机在线低空突防航迹规划

为了解决无人机在部分未知敌对环境中的低空突防航迹规划问题,提出了一种改进的差分进化算法.该算法的进化模型采用冯.诺伊曼拓扑结构,并对其进行拓展,使种群在进化初期保持多样性,避免进化早期陷入局部最优,而进化后期加快收敛速度.该算法改进了差分进化算子中的变异操作,从而加快算法的收敛速度,快速找到多目标优化问题的最优解;同时,采用将绝对笛卡儿坐标和相对极坐标相结合的编码方式以提高搜索效率.将该算法用于无人机在线航迹规划仿真实验,并和未改进的算法结果作比较,验证了该算法的有效性.     

基于GaN的准方波Boost变换器拓扑分析

基于实际太阳能无人机的应用背景,对其核心功率变换部分展开深入研究。通过在传统同步整流型Boost变换器基础上增加少量无源元件,利用电感电流的连续性,构造功率开关输出电容放电环节,在保证主功率电感电流纹波较小的情况下实现功率开关的零电压开通,克服传统同步整流型Boost变换器为实现软开关而工作于准方波模式下,电感电流纹波较大的问题,从而有助于延长无人机蓄电池组的使用寿命。从该拓扑的模态分析出发,对功率开关的零电压开通实现过程进行详细分析。此外,对变换器进行参数设计,总结整个变换器的主要损耗计算方法。最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,并与相同工况下的同步整流型Boost变换器进行对比。实验结果与理论分析基本一致,峰值效率达到96%。验证了理论分析的准确性以及该拓扑的实际可行性。     

无人机遥感技术在露天矿边坡测绘中的应用

边坡体三维建模与可视化表达是露天矿边坡稳定性评价的前提。以发生过小面积滑坡的露天矿边坡为研究对象,利于机动灵活的低空无人机搭载消费型数码相机获取了边坡序列影像,依据计算机视觉原理生成了边坡体稠密三维点云,实现了边坡体三维数字模型制作。结果表明:该技术可快速构建露天矿边坡精细地形,有效降低了作业成本和劳动强度。此外,该方法克服了传统单点测量方式以点带面的局限性,生产的三维模型可全面表达边坡整体形体和局部细节特征,为正确评价边坡稳定性提供了科学依据,尤其适合存在潜在隐患的露天矿边坡动态变形监测。