基于xPC目标的无人机飞控半实物仿真技术研究与应用

文章在掌握xPC Target工具技术的基础上,以实验室项目为背景,在xPC Target环境下,使用MATLAB的无人机硬件在回路仿真技术,将建模理论、飞行控制技术、计算机仿真技术、xPC目标硬件接口技术、硬件在回路仿真平台构建技术等融于一体,实现了无人机飞行控制系统开发和测试平台的统一。最后在半物理仿真条件下对设计进行了仿真测试,验证了仿真平台的可行性。     

无人机技术在航标领域应用展望

无人机技术的应用可以对海上航标巡检、损害评估、应急反应、节能减排提供有效的解决方案。利用无人机获取的中、高分辨率遥感影像可以对辖区水域航标状况、通航环境以及海洋环境变化情况提供定量和直观的判断依据,与现有航标管理手段相结合,可以构成海上巡检、陆地遥测遥控、空中监测的立体航标维护保障体系,同时满足应对海上突发事件的需求。     

基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆实时检测技术研究

针对无人机航拍视角下存在整体图像分辨率高但占比较高的小尺度车辆检测特征点稀少这一问题,从卷积网络检测器针对性优化与基于目标分布特征的航拍图像自适应切分2个角度综合考虑,提出一种基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net。以单阶段目标检测框架SSD为基础,引入深度可分离卷积和抗混叠低通滤波器对网络结构进行优化搭建E-SSD,为后续检测网络搭建提供高效检测器;接着基于条件生成对抗CGAN思想构建密度估计网络生成器,从而得到航拍图像中车辆的准确分布特征,生成高质量的车辆密度图;将E-SSD与车辆密度估计网络结合,对车辆密度图进行自适应切分,并将切分后的局部图像与全局图像一同输入E-SSD,最后在决策层融合检测结果,由此实现对航拍视角道路交通场景下车辆目标的精确高效检测。在试验中,一方面将设计的基于目标空间分布特征的无人机航拍车辆检测网络DF-Net与E-SSD进行对比分析,另一方面将DF-Net与航拍目标检测领域表现较为优秀的网络进行比较。研究结果表明：设计的方法对于2个试验在均值平均精度指标上均有提升,与E-SSD网络对比时提升了至少4.4%,与航拍目标检测领域优秀网络比较时也有一定提升,并保持了较好的实时性。     

Weight threshold estimation of falling UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) based on impact energy

Different weight thresholds for drone operations have been specified by regulatory agencies in different countries, without detailed backgrounds of guidelines. Therefore, this paper aims to study weight thresholds by focusing different levels of injuries caused by the impact of the drones on human head of different weights dropped at various heights. The work covers drone free drop modelling, FEM (finite element method) based impact modeling, and comparable drop impact experiments. The analyses and experiments were conducted accordingly to two individual commercially-available groups: small and large drones in weights. Two well-established indicators defining head injuries due to impact, which are known as Head Injury Criterion (HIC) and Abbreviated Injury Scale (AIS), are used in the present weight threshold study. The proposed AIS level for the weight threshold estimation has been set at AIS level 3, which indicates major skull fracture, in the further analysis through the probability of fatality. The main focus of the present work is to perform a parametric study and to present a reliable model to estimate the weight thresholds of the drone operations based on HIC and AIS. In conclusion, the results obtained and presented in this paper have demonstrated and provided a comprehensive analysis of possible direct injuries of a falling drone impacting a human head, with relevant data of impact or injury levels associated with HIC and AIS obtained for a drone with different weights falling from various heights.     

无人机遥感数据记录系统设计与实现

利用无人机遥感航拍时,需获取相机的位置和姿态数据。为此,文章提出了一种小型遥感数据记录系统设计方案,在控制相机曝光同时,同步记录其姿态、位置等数据,为后期的图像处理提供数据,最后通过实际飞行试验证明,该文的设计适合无人机等飞行器遥感航拍应用。     

无人机单站无源定位中的可观测性分析

可观测性分析是单站无源定位领域的基础性问题。首先利用Grammian矩阵正定性来判定系统的可观测性,然后借鉴传统的多站测向交叉无源定位的思想,采用几何分析方法,对目标的可观测性进行直观的分析,最后获得了应用无人机进行单站定位时的可观测性结论。     

美军潜射无人机及其应用

基于美军潜艇作战使命任务的发展变化,介绍了不同时期美军潜射无人机的发展类型概况,分析了美军潜射无人机发展趋势及其作战使命任务、作战体系和作战使用样式以及无人机隐蔽发射适配性,并据此给出了对潜射无人机发展的启示。     

基于粒子滤波的无人机侦察图像跟踪算法研究

针对无人机侦察图像跟踪的实时性以及战场环境复杂的特点,研究了在复杂背景下实现对单一目标跟踪,提出了一种基于粒子滤波的快速目标跟踪算法,通过计算机仿真将此方法与传统的目标跟踪方法进行了对比,实验结果表明,该算法能够稳健地跟踪目标,具有很好的准确性、实时性和鲁棒性。     

基于改进蚁群算法的山区无人机路径规划方法

对无人机在山区执行应急物资运输任务时的飞行路径规划问题进行研究.基于对无人机的性能分析与比选,探讨了路径规划的约束条件,提出了一种考虑路径安全度的改进蚁群算法.首先,基于高海拔山峰的位置构造泰森多边形,获取无人机在山区避障飞行条件下的路径可行解;其次,为避开山峰密集区域,建立路径安全度约束,缩小可行解范围;进而,利用蚁群算法搜索最短路径;最后,消除路径中不必要的障碍点以进一步缩短距离,并综合考虑无人机性能参数对拐角进行平滑处理,获得最终可用于实际飞行的最优安全路径.算例分析表明,改进的蚁群算法较传统算法收敛速度更快,且生成的路径更短.     

基于完善交通信息收集的UAV路径规划

针对部分路段不能获取完整交通信息的问题,提出使用无人机对未布设固定型交通信息检测器路段进行交通巡视,完善交通信息。通过时空网络建立了一个总飞行时间最短、最大单机飞行时间最短的多目标模型,确定最佳的无人机数量和交通信息收集路径。新模型不仅利用时空网络技术细致刻画了无人机在巡视过程中的飞行轨迹,而且加入了对未布设固定型交通检测器路段的巡视次数以及巡视时间间隔约束问题,使巡视路径更加合理。情景分析表明,使用两架无人机进行巡视时,总飞行时间最短为37min,在23min 内完成巡视任务;随着最大单机飞行时间权重的增大,无人机的总飞行时间增加9.76%,最大单机飞行时间减少8.70%。算例分析表明,所建模型和方法能够解决大规模路网的多无人机调度问题,能够根据实际需求得到满意的巡视路径。