摘要：针对参数不确定性和外部环境干扰影响下的四旋翼无人机目标跟踪问题,提出一种基于神经网络的四旋翼无人机目标环绕跟踪控制方法,并设计了具有三级闭环控制结构的四旋翼无人机目标环绕跟踪抗干扰控制器。根据四旋翼无人机的运动/动力学模型和跟踪目标对应的坐标建立无人机目标跟踪基本模型。结合导航向量场原理并引入四旋翼无人机位置信息反馈回路,构建基于导航向量场的动态反馈控制器。同时,为了消除四旋翼无人机位置环和姿态环受到的集总扰动影响,引入基于最小参数学习的自适应神经网络干扰观测器进行在线估计与补偿,以构建基于神经网络干扰观测器的轨迹和姿态跟踪控制器。通过仿真验证了该控制方法的有效性,仿真结果表明该控制方法能有效地实现四旋翼无人机对目标的环绕跟踪,而且具有较强的抗干扰性和鲁棒性。

摘要：飞机飞行过程中,机翼和机身通常会产生人眼无法直接识别的局部和结构性微小变形,进而损害飞机的飞行气动性能。针对这一问题,本文将能达到毫米级逆向建模的三维激光扫描技术应用于飞机机翼的微变形检测中,通过设计的方案对整个过程的点云获取、点云配准、滤波去噪、封装建模和变形指标提取等各个技术环节进行了探索,并验证了整个技术流程的可行性。同时,通过对比分析试验对三维激光扫描技术应用于机翼微变形检测的精度进行了评定,试验结果表明该技术的综合探测精度可达0.12 mm,能够达到试验扫描仪器的标称精度。

摘要：图像匹配作为三维重建至关重要的环节,其精度直接影响了平差优化、正射校正等模块的精度。对于城镇、农场等特征密集型区域,特征距离小,相似性强,易于匹配图像;而针对草地、沙漠等特征不明显区域,特征距离大,如果使用特征点匹配的方法,严格阈值下难以获得足够数量的匹配对,放宽阈值又将引入较多误匹配对,这也是导致稀疏点云不够均匀的原因之一。在此场景下,本文提出了基于动态极坐标参数化的无人机正视影像匹配算法,首先对图像做极坐标参数变化,采用动态策略解决极轴方向采样不均匀的问题,使用最小二乘法对得到的极坐标影像对做位移方向上的匹配,匹配后得到的旋转量和平移量,将该结果和SIFT算法的结果做比较。本文设计了2组实验,即参数已知的解算实验和参数未知的解算实验,且每组实验进行3次。在同等配置的计算机上,对两张7360像素×5400像素,32位的影像,本文方法的位姿解算时间相比SIFT的时间减少约57%,二者求得的位姿差通常小于1%。结论表明二者的结果在精度上表现相当,在时间上明显优于SIFT算法,具有实际的应用价值。

摘要：针对地面火灾区域识别的实时性要求,提出了一种高精度的地面烟火面积快速测量方案,通过电子测量手段和视觉传感图像甄别方法,对拍摄图像的特征区域进行处理。根据单目视觉测距成像原理,采用无人机航拍为该测量过程提供相应参数及烟火区域方位信息。系统采用视觉图像分割与堆叠技术,初步判别存在烟火区域特征并进行人工圈定边界识别,运用人机交互进行实时烟火面积判断测量。实验结果表明:通过无人机实际飞控测量及软件处理,能准确判断地面烟火区域及位置信息,模拟烟火区域面积测量精度为10^-3 m^2,测量相对误差低于5%,垂直拍摄平均相对误差低于1.3%。

摘要：针对水面污染区域的识别及快速测量,通过电子测量手段和图像甄别方法,提出了一种高精度的水面污染面积测量方案,以满足水域管理和监测盲点污染需求。根据机器视觉的单目视觉测距原理,采用无人机航拍为该测量过程提供相应参数及污染区域方位信息。系统通过图像分割与堆叠技术对拍摄图片中油污染区域特征进行人工圈定边界识别,利用适用于该面积测量的视觉图像处理方法,设计了水面污染面积测量的人机交互,实现对污染区域面积进行实时或后期测量。试验结果表明,通过无人机实际飞控测量及软件处理,为水域管理提供有效依据,模拟水面污染面积测量精度为10-3 m^2,测量相对误差低于5%,垂直拍摄平均相对误差低于1.3%。

摘要：针对四旋翼飞行器在飞行过程中机体振动问题,分析了振动对加速度计输出数据的影响,为兼顾系统可靠性与灵活性,设计了机械防振与数字减振相结合的振动抑制方法。分别利用MPU6500内部低通滤波器、二阶巴特沃斯滤波和八深度窗口滑动滤波对原始数据进行分析,确定了在四旋翼飞行器中采用加速计内部低通滤波器结合窗口滑动滤波来抑制振动噪声的设计方案。通过实验验证,四旋翼飞行器在开机悬停状态下,俯仰角和横滚角均保持在±2°以内,基本消除了机体振动对自动驾驶仪系统姿态解算的影响,可获得较好的减振性能。

摘要：四旋翼飞行器作为一种具有特殊结构的旋转翼无人飞行器,它具有体积小,能垂直起降,操作灵活,机动性强,易于控制等特点。论文着重介绍四旋翼无人飞行器的结构特点和姿态控制原理,给出了四旋翼飞行器系统设计方法,并对其控制算法结构进行了分析。

摘要：为了满足尺度不变特征变换(SIFT)算法临场处理大尺寸无人机(UAV)组网遥感观测影像的实时快速需求,提出一种基于数字信号处理器(DSP)内核的硬件乘法器来处理单精度浮点型像素数据乘法的算法实现方案。首先,根据DSP内核的硬件乘法器的数据输入、输出特性,重构SIFT算法的图像数据结构和图像函数,以实现硬件乘法器对SIFT算法单精度浮点型像素数据的乘法计算;其次,采用软件流水技术重新编排迭代计算,以增强算法的并行计算能力;最后,将在算法计算过程中产生的动态数据迁移至第三代双倍速率同步动态随机存储器(DDR3)中,以提升算法数据的存储空间。实验结果表明,DSP平台的SIFT算法可以实现对1000×750的UAV遥感影像的高精度快速处理,所提方案满足无人机组网遥感影像临场处理对SIFT算法的实时快速要求。

摘要：针对水下信道多径传输影响特性,为解决水下传输对载波数据脉冲切换产生的拖尾交叠问题,提出一种改进型频移键控技术的图像传输方法。设计加入码元载波间隔保护机制的FSK数据帧结构以适应水下信号传输环境。通过对单色图像数据进行编码分帧与直接调制处理,利用水声换能器实现水下声波信号传输,有效提高了系统抗干扰和数据传输能力。经实验测试,当选定传输速率R b和载波持续时间τ时,可取相邻载波间的保护间隔不小于2τ,系统能进行稳定传输;恢复图像经灰度直方图仿真比对相似度达98.3%,基本实现零误码率还原。

摘要：为提高激光目标系统跟踪能力,提出了一种基于四象限探测的激光跟踪系统。采用四象限探测器完成光斑位置检测与目标信息接收,分析传感器光照位置的输出电流误差变化与光斑偏离光敏面中心坐标对应关系,感知和判断目标方位及运动方向,通过伺服系统的闭环控制方法,实现激光快速跟踪,利用上位机对被跟踪目标的方位信息进行图形监测。实验测试表明,采用四象限光电检测构建的激光目标伺服跟踪系统,能快速搜寻锁定目标,并实施激光指向干扰,在目标位置±20°移动变化时,系统跟踪误差约为0.1%,跟踪速度达到22.6°/s,实验结果为激光跟踪的实际应用提供一定参考价值。