摘要：针对无人机航拍图像中目标尺度不一、密度不一、细节不清,尤其小目标众多所导致的漏检和误检问题,提出一种基于自适应切片辅助推理的目标检测新方法。该方法首先将航拍图像输入目标检测网络进行初次推理,设计一种窗口得分机制来根据初次推理结果定位输入图像中的不确定目标,并自动选择有效的图像区域进行切片以适应不同尺度和密度的目标。接着将切片图像送入目标检测网络进行二次推理。最后对两次推理结果执行改进的非极大值抑制处理得到最终检测结果。在典型的VisDrone2019和AI-TOD数据集上的实验结果表明,本文方法提升了包括YOLOv7-tiny、YOLOv8n、YOLOv8s及YOLOv9-C在内的典型轻量级目标检测模型的mAP指标,有效提高了航拍图像目标检测性能。

摘要：为解决自然场景中仪表图像受复杂光照、背景及其他随机干扰所造成的读数识别难题,提出一种基于循环一致对抗学习的段码液晶仪表读数识别方法。该方法使用M-CRAFT作为字符检测网络,获取段码读数区域和段码字符位置,通过后处理算法分割得到段码字符子图像,然后以循环一致对抗域自适应网络CYCADA为基础,增加感知损失和重构损失并设计分类器,构建了一种改进的字符背景分离与识别网络I-CYCADA,用于将具有复杂背景的段码字符图像转换为清晰直观的二值图像,从而使读数识别变得更为简单和准确。为了验证该方法的有效性,构建了由多种复杂场景下的液晶段码仪表图像组成的数据集。实验结果表明,I-CYCADA可与不同CNN分类网络结合使用,均能提升转换后的段码字符图像的识别准确率,本文方法在自建数据集上的字符级识别准确率达95.39%,完整读数识别准确率达86.65%,有效改善了对困难样本的识别效果,且轻量级设计可满足实时性要求。

摘要：针对复杂协同攻击下一类非线性系统的状态估计问题,提出一种分布式一致性递推滤波算法.首先,将拒绝服务攻击(denial of service, DoS)和虚假数据注入攻击(false data injection, FDI)现象描述为两个随机Bernoulli序列,并利用统一的框架建立包含DoS和FDI的复杂协同攻击模型;然后,基于一致性理论设计具有分布式结构的递推滤波器,计算最优滤波器增益,并推导该滤波器估计误差满足均方有界的充分必要条件;最后,利用室内机器人的定位问题进行验证,仿真结果验证了所提出滤波器算法的有效性.

摘要：为了提高无人机视觉/INS组合导航系统的位姿估计精度,提出了一种基于灰色模型和改进粒子滤波的无人机视觉/INS导航算法。首先,针对视觉传感器数据易受外界因素干扰的问题,利用灰色预测理论建立基于视觉的位姿解算数据灰色模型,减小视觉解算数据误差对导航精度的不利影响;然后,引入萤火虫算法改进粒子滤波的重采样过程,并采用改进后的粒子滤波算法实现并提升视觉/INS组合导航系统的位姿解算精度。最后,自主搭建了四旋翼无人机实验平台。实验结果表明,采用扩展KF滤波的无人机组合导航算法将位姿估计的误差控制在3.2 cm内,所设计算法可以将误差控制在2.3 cm内,无人机位姿估计精度水平提高了39%。

摘要：针对在低成本捷联惯性测量器件中,扩展卡尔曼姿态估计算法存在的精度低、抗干扰性弱等问题,提出一种基于共轭梯度的EKF姿态估计算法。以姿态四元数为状态量,在观测模型中将基于共轭梯度算法估计出来的姿态四元数作为观测量;将非重力运动加速度引入噪声协方差矩阵,实现噪声的自适应动态估计;采用倾角补偿的方法计算偏航角,提高飞行器姿态估计的精度和抗干扰能力。为验证所设计姿态估计算法的有效性,搭建基于ARM Cortex M4的四旋翼飞控系统,实验结果表明,该算法提高了姿态估计的精度以及四旋翼飞行器在非重力运动加速度和磁干扰下的抗干扰能力。

摘要：免电网电压检测并网逆变器控制不仅可降低对电网电压传感器的依赖,而且在传感器故障时,对实现系统容错控制具有重要意义。但传统基于滑模观测器的免网压检测方法观测结果混有较大噪声,难以实现对并网电流的精准控制。这里设计了一种新型的负反馈谐振滤波滑模观测器结构对电网电压进行观测,通过优化输出信号的暂态和稳态分量幅频特性,提升观测结果的准确性。所提方法相比传统滑模滤波方式不必额外设置滤波补偿环节,同时可有效滤除电网电压观测结果中的观测噪声。最后仿真与物理实验证实所提改进滑模-模型预测控制方法在不同电网电压初始相位及幅值波动的情况下均可实现快速稳定跟踪。

摘要：为了提高微型四旋翼飞行器在强机动、高速运动情况下的姿态解算性能,提出了一种对运动加速度抑制的动态步长梯度下降姿态融合算法.该算法对强机动运动过程中机体产生的运动加速度进行抑制处理,消除运动加速度对姿态解算的不利影响,提高了微型四旋翼飞行器姿态解算的跟踪精度;对高速运动过程中梯度下降法的梯度步长进行动态处理,使得算法步长与四旋翼飞行器的运动合角速度成正比,增强了微型四旋翼飞行器姿态解算的动态性能.为了验证本文所设计算法的可行性和有效性,基于STM32单片机搭建微型四旋翼实验平台系统.实时在线性能实验结果表明,所设计算法提高了微型四旋翼飞行器在强机动、高速运动情况下的姿态跟踪精度、动态性能及增强姿态融合算法的抗干扰性,保证了微型四旋翼飞行器的稳定飞行.

摘要：基于5 kW固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆,考虑建模仿真—2温度层模型在模型精度与复杂度上做了更好的折中,可以更有效地应用于控制器设计.本文首先对2温度层模型在常用稳态工作点附近采用泰勒级数展开,获得其状态空间方程.然后考虑其安全操作特性,设计了两种带约束的预测控制器:即面向SOFC电堆的快速负载跟踪与燃料亏空控制器与面向SOFC电堆温度安全的控制器.重点分析了不同切换速率工况下的温度及其梯度、功率以及燃料亏空特性,使得系统在快速进行功率跟踪的同时工作在安全范围以内.结果发现随着电流调节速率的增大,跟踪过程虽然加快,但其存在安全风险也相应增大;此外,安全指标相对避免燃料亏空指标而言,对电流调节速率的要求更加苛刻,在控制器设计时必须综合进行考虑.

摘要：为了持续监测燃气工业加热炉燃烧状况,保障锅炉运行安全,根据燃气火焰的特点,利用数字图像处理技术,设计了相应的燃气加热炉火焰视频监控系统。通过图像预处理、火焰特征提取、火焰特征分析三个步骤,可实现对炉膛火焰燃烧状态进行实时判定,包括火焰燃烧或熄灭、燃烧是否充分、是否稳定。仿真实验结果表明,该系统能准确地从监控视频中检测和识别火焰燃烧状态,并能将燃烧特征量和特征分析结果存储到数据库以供事后查询。

摘要：针对跳点搜索(JPS)算法预处理规则不安全、大规模地图中存在跳点多且混乱的问题,设计了一种基于改进JPS和A*算法的组合规划算法。首先,改进了JPS算法的跳点筛选规则且对冗余的中间跳点进行删减,通过引入安全性评估模型保证规划路径的安全性;然后,根据路径搜索环境的复杂度设计了一种跳点阈值函数,在此基础上将改进JPS算法与A*算法相结合构成组合路径规划算法,该算法根据跳点的数量对路径搜索中后继节点拓展策略进行不同的选择,由此减少计算节点的数量并达到提高路径全局规划效率的目的;最后,仿真实验结果表明,当地图规模越大或非对称路径越多时,本文所设计的改进JPS和A*算法提高路径规划的安全性和效率性效果越明显。