摘要：设计了面向工科试验班一年级本科生的选修课程——未来无人机系统的理论与实践。以自主研发的固定翼无人机为实践教学载体,采用案例讲解、翻转课堂、研讨式学习等教学模式开展多学科理论教学、设计挑战性机型、动手制作固定翼无人机开展基地飞行实验。实践表明,该实践课程教学模式可以提升学生参与无人机项目研发的获得感,培养学生的团队组织能力和表达能力。

摘要：为了降低无人机和机械臂之间的耦合作用,提高带臂四旋翼无人机飞行过程中的稳定性,首先建立系统动力学模型,然后根据实际情况,对模型进行简化。在此基础上进行内、外环分解,外环为四旋翼位置控制和机械臂角度控制,内环为四旋翼俯仰角控制。对于外环的动力学模型,根据速度变化特点,利用奇异摄动理论对外环变量,即四旋翼线速度和机械臂角速度,进行快、慢变子系统分解,再次降低了系统间的耦合性。对于分解后的快、慢变子系统,设计非奇异终端滑模控制并引入干扰观测器,以期提高带臂四旋翼无人机飞行过程中的稳定性。最后,仿真验证了所设计算法的优越性。

摘要：我国现有溺水救援体系主要依靠人力以及有限的器械支持,溺水死亡的人数始终居高不下。文章通过对水上救援无人机进行设计,解决现有救援体系救援不及时,以及传统无人机救援方式不够人性化的问题。综合运用结构设计、无线遥控、图像回传技术等对溺水救援设备进行人性化设计,开展救援无人机的设计实践。在设计中更加注重人的情感,为溺水人员提供精准、快捷、有效的救援,降低溺水死亡概率,使水上救援过程更加人性化。

摘要：针对能量受限下无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助通信感知中的无人机轨迹规划问题,采用激光无线充电的方式为无人机额外提供能量,同时考虑了无人机动力学和感知通信速率等约束,以对移动目标感知互信息量最大化为目标,建立了移动目标感知通信轨迹规划问题。为了求解建立的包含大量复杂约束的优化问题,将原优化问题建立为马尔可夫决策过程,把无人机运动、能量变化、目标感知、基站通信等过程建模为环境空间,无人机电机转速设计为动作空间,并采用深度强化学习方法进行训练,实现无人机的轨迹规划。由于考虑了无人机动力学,规划得到的轨迹更符合无人机运动特性,并且训练得到的最优控制序列可以直接作用于无人机电机转速,降低了无人机控制难度。在设计的实验场景下,相较于传统最优控制方法,所提方法对移动目标感知互信息量提升了约3倍。

摘要：针对无人机在受约束环境下面临绕飞障碍物与跟踪目标相互掣肘的问题,提出了一种基于强化学习的无人机安全避障与围捕制导方法。根据极坐标原理设计环绕跟踪控制器,驱使无人机在GPS拒止的情况下到达预设的圆形轨道。将环绕约束和障碍物约束转化为马尔可夫过程,以速度、径向误差、角速度误差和碰撞函数为状态空间,以控制器的补偿量为动作空间,设计考虑跟踪误差和碰撞概率的奖励函数,利用深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法对智能体进行训练,增强跟踪效果并获得避碰能力,实现无人机对静止/运动目标的环绕跟踪;此外,在训练过程中引入课程学习,将过去的学习策略转移到当前事件,与经典的随机参数设置相比,具有更快的收敛速度。最后仿真表明,所提算法可以引导无人机圆形环绕控制的同时高效规避障碍物。

摘要：池塘作为重要的水域资源之一,其水质管理对于生态保护和养殖业的可持续发展至关重要。然而,传统的水质监测方法受限于采样点稀疏和周期性测量,无法提供实时、高分辨率的水质信息。本文旨在开发一种基于无人机多光谱技术的水质监测可视化系统。首先采用多光谱传感器装备的无人机,定期飞越目标池塘,采集水体的多光谱数据对水质进行分析;然后通过WebGIS技术实现对水环境数据的管理,为水产养殖和环境保护提供有力的技术支持。结果表明:①无人机多光谱技术可以应用于池塘水质监测,并能够快速响应水质变化,有助于提高池塘养殖管理效率;②南泉池塘水质空间差异较小,时间差异较为明显,总体上3—4月水质状况较好,5—8月水质状况有变差的趋势;③建议在夏季加强池塘管理,降低养殖水质的污染。这一研究为水质管理和生态保护提供了新的工具和方法,有望在水产养殖业中进行推广与示范。

摘要：2023年,无人机技术方面实现了革新和突破,展现出了引人瞩目的技术创新进展和广泛的应用态势。从无人机管控政策、无人机技术革新、无人机关键技术、无人机集群验证、反无人机技术等多个角度全方位分析了2023年无人机的科技热点。随着视觉应急避障技术、智能自主飞行能力的提升,无人机性能和功能均得到了显著提升。随着无人机的不断普及和应用,无人机集群的关键技术、作战样式和平台建设也不断完善,行业定制化、自主智能化、跨域实战化依然是无人机未来发展的重要方向。

摘要：为监测珠江水域在航船舶的燃油合规性,设计了一套用于监测船舶尾气的微型嗅探无人机系统,该系统利用无人机搭载微型嗅探传感器,可实时监测在航船舶尾气中的二氧化硫(SO_(2))和二氧化碳(CO_(2))浓度,进而监管船用燃油硫含量的合规情况,筛查违规使用高硫油的船舶。经过现场测试与应用,成功查实多艘违规使用高硫燃油的船舶。通过对比分析船舶燃油硫含量的监测值和实际值,验证了船舶尾气嗅探无人机技术的可靠性。船舶尾气嗅探无人机监测系统的应用可以为海事执法提供便捷手段和技术支撑,提高海事执法效率。

摘要：为解决自然灾害引发的“断电、断网、断路”所导致的通信指挥难题,提出了一种无人机辅助网络系统,通过机载边缘服务器装载地面用户热门访问内容并发布应急通知消息。无人机基于地面服务需求,引入了Q-Learning强化学习算法进行轨迹规划并将整个系统分为无人机探索子系统和无人机服务子系统。无人机探索子系统针对单个无人机信号覆盖面积有限无法采集到区域内所有移动设备位置的问题,创建边界探索方式来确定无人机群的最优数量。无人机服务子系统通过分别对移动设备进行K-means、K-medoids、AGNES聚类选取最优聚类方式确定聚类中心,以聚类中心为导向进行轨迹规划从而尽最大可能为移动设备服务。仿真结果表明,所提无人机辅助系统具有设计可行性,确定了无人机群信号全覆盖的最小配置数量,同时得出不同聚类算法的无人机群适用场景。研究结果可用于评估地面用户的保障服务体验,为无人机辅助通信网络的架构设计与控制优化提供依据。

摘要：为提高海上救援的效率与可实施性,节省救援过程中的人力,规避因海上不可控因素导致的施救人员伤亡,实现远程救援。本文通过开展对海上救援问题的研究并结合海上救援的特殊性,对传统无人机进行创新性设计,采用集高灵敏度红外热成像、微光摄像技术于一体的高清自动聚焦摄像机以搜索遇害者,并采用定点悬停技术保证无人机能够精准稳定施救。设计出了一款拥有红外感应、微光摄像技术以及定点悬停技术优化的无人机设计。提出一种基于红外感应与动态捕捉技术结合的海上即时搜救无人机设计方案。