摘要：针对存在执行器复合故障的固定翼无人机跟踪控制问题,本文提出一种基于非确定性等价原理的自适应容错飞行控制策略.该策略能够有效地估计无人机纵向动态中执行器的失效及漂移故障,保证故障发生后闭环系统的最优性能指标.在自适应容错飞行控制设计中,通过引入辅助系统并动态调节因子,构造非确定性等价原理中偏微分方程的近似解,以简化自适应律设计复杂度.此外,借助Lyapunov稳定性分析方法,证明了在所设计的自适应容错控制器作用下闭环系统的稳定性.最后,仿真验证表明所设计的控制方法能够保证故障无人机的闭环系统性能.

摘要：针对目标识别场景下的无人机集群协同任务分配问题,建立了以识别代价和识别收益为目标的优化模型,设计了基于分解的多目标差分进化算法求解该模型。首先,提出了精英初始化方法,在保证所得非支配解分布均匀的基础上,筛选初始解以提高解集的质量;其次,结合模型特性构造整数编码下的多目标差分进化算子,提高算法的收敛速度;最后,设计了带限制的禁忌搜索策略,使得算法具有跳出局部最优的能力。该算法为问题的求解提供一组非支配解集,使得可以根据实际需求选择更加合理的最优解。通过上述方法获得分配方案后,基于拍卖算法设计任务重分配策略,进一步调整分配方案,以应对无人机损毁的突发情况。仿真实验验证了所提算法在求解小、中、大规模任务分配问题上的有效性。相比于其他算法,文中算法所得非支配集具有更高的质量,可以消耗更少的识别代价来获取更高的识别收益,说明算法具有一定的优越性。

摘要：针对民用无人机组合导航系统中,全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量单元(IMU)均存在故障风险的情况,提出一种兼顾GNSS和IMU故障风险的组合导航系统完好性监测方法。该方法根据故障检测结果建立完好性风险模型,设计完好性风险需求分配方案并建立各故障模式的保护级反演模型,利用滤波新息表达过去历元故障偏差对定位误差的影响,解决故障起始历元和故障偏差取值未知的前提下保护级反演难题。典型无人机低空飞行作业场景下的仿真结果表明:该方法设计的保护级反演模型计算所得保护级可跟踪定位误差的变化趋势,对定位误差形成包络,从而保障组合导航系统的完好性。

摘要：无人机(UAVs)具有机动性强,低成本及易部署等特性,通过搭载通信及感知设备,支持通信与感知技术的高效资源共享,无人机可作为融合通信与传感技术的高性能空中平台。该文针对多输入多输出(MIMO)无人机使能的联合通信、感知场景,综合考虑无人机飞行能量、多天线传输及用户业务需求等限制条件,建模无人机通信、感知预编码及飞行轨迹联合优化问题为多目标优化问题,以实现通信用户最低速率最大化及目标最小发现概率最大化。由于通信用户最低速率最大化问题为非凸优化问题,难以直接求解,将原优化问题分解为通信预编码设计子问题及无人机轨迹设计子问题,并采用交替迭代法依次求解两个子问题直至算法收敛,其中,对于通信预编码设计子问题,提出一种基于迫零(ZF)算法的求解策略;对于无人机轨迹设计子问题,提出一种基于连续凸逼近(SCA)算法的求解策略。基于所得到的无人机最优轨迹,将无人机感知位置选择问题建模为加权距离和最小化问题,进而应用泛搜索算法优化确定目标感知位置,并设计基于ZF算法的通信感知预编码联合优化策略,以实现通信感知性能的联合优化。最后通过仿真验证了该文所提算法的有效性。

摘要：将智能检测跟踪算法与无人机(UAV)的灵活性相结合是UAV应用的研究热点。针对UAV的视角及运动导致目标滑移和遮挡的问题,提出一种基于检测和重识别的UAV行人跟踪算法。对训练好的YOLOv5进行TensorRT加速,解决UAV计算资源有限的问题;以量化加速的目标检测算法与重识别算法为基础,构建行人跟踪算法框架;设计判定行人匹配度,完成行人匹配系统设计。仿真试验表明:训练后的YOLOv5和OSNet具备一定的精度,采用TensorRT加速后的YOLOv5网络在保证精度的情况下,帧率有了近50%的提升。飞行试验表明:所提算法在行人穿插及障碍物遮挡的情况下,可以实现对目标的稳定跟踪,具备一定的实用性和有效性。

摘要：针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优的敏捷性结果,在60 kg的缩比UAV_B完成了5.8g的半滚倒转大过载机动飞行试验,基于10 kg的平直翼UAV_C实现了12架机紧编队的精确轨迹控制飞行试验。仿真及试飞结果表明:所提自抗扰控制结构响应快速、控制精度高、鲁棒性强,能够较好地适应多类无人机、面向多种任务场景的控制需求,且不需调参就能够获得较好的控制效果,为飞行控制算法设计提供了新的技术途径。

摘要：为提升基于正交频分多址接入模式无人机辅助无线通信系统的网络性能,首先,以提升用户的公平性为系统方案设计指标,将包括子信道分配、调制模式选择、功率分配等通信资源和无人机位置联合建模为一个混合整数非线性优化问题;进一步,利用迭代优化的方式解决变量耦合性及非凸性等问题,将最大-最小问题转换为两个子问题:子信道分配和调制方式选择联合优化、无人机位置和子信道功率联合优化;然后,通过适当变换将子信道分配和调制方式选择联合优化建模为0-1线性优化问题进行求解,而无人机位置和子信道功率联合优化建模为凸优化问题求解;最后,进行实验仿真验证.研究结果表明,所提联合优化算法相比基本方案可有效提升网络用户的公平性.

摘要：针对无人机回收存在着陆点相对固定、被动回收、灵活性及环境适应性较差等问题,提出了一种无人机全自主的地面移动回收原理,主要包括目标定位、动态轨迹跟踪和的主动柔顺承接,实现野外复杂环境下自主化的无人机动态移动回收。首先,针对难以精确获取无人机动态位置的问题,提出了多传感器信息融合定位和伺服转台聚焦跟踪的目标定位方法;其次,为完成对无人机的快速高精度跟踪,提出了基于无人车和Stewart平台的双级跟踪控制策略;最后,为了解决无人机着陆过程冲击大、重心失稳等问题,设计了基于模型预测的平稳性控制算法和基于自适应变阻抗的柔顺控制算法,在实时调整承接面位姿的同时做到了主动柔顺承接。搭建了由目标定位系统、无人车和Stewart平台组成的原理样机,验证了本原理的可行性及控制算法的有效性,该方案和技术已成功运用于某型号固定翼无人机自主回收。

摘要：森林是陆地生态系统的主体和国家生态安全的保障。随着信息化技术的发展,无人机作为智能化装备的代表,在森林精准调查、设计和管理等方面发挥了关键作用。近年来,随着精准林业的发展以及无人机技术的应用,如何有效协同无人机技术和林业发展需求,实现森林质量精准提升和可持续发展,成为林业研究的重点和热点问题。该文从林业无人机系统及关键技术、研究现状、应用进展以及挑战等方面对近年无人机技术在精准林业中的应用进行阐述,重点探讨了无人机技术在森林资源调查监测、病虫害预警、火灾防控、林业植保、林业管理与执法等方面的应用,并分析了无人机技术在精准林业中面临的机遇和挑战,以期为无人机技术助力精准林业发展提供有益参考。

摘要：为解决基础跟踪器面对遮挡和移出视野等长期跟踪场景时易出现跟踪失败等问题,提出了一种基于局部-全局区域重检测的无人机长期跟踪算法。设计了基础滤波器,将高置信度样本与其结合,并融入自适应时空正则化,解决了滤波器退化问题,提高了模型鲁棒性以及复杂场景下的性能;优化了滤波器更新策略,通过评价跟踪结果进行自适应更新;设计快速尺度滤波器,解决了跟踪过程中的尺度变化问题;设计了局部-全局区域重检测机制,跟踪失败时启动重检测器恢复跟踪目标,先完成局部区域重检测,若恢复跟踪失败,再利用全局区域重检测器继续恢复目标跟踪状态。实验结果表明:所提算法在UAV20L数据集上的精确度和准确率分别可达0.724和0.621,与基于时空正则化相关滤波器的跟踪算法(STRCF)相比分别提升了25.9%和20.6%,与同类主流算法相比,跟踪效果得到提升,证明了算法的有效性。