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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
岳鹍 张月新 宋光坤
随着无人机作业工况复杂性的提升，对其控制精度提出了更高要求，需结合多种因素对无人机控制系统和结构特性进行建模并开展改进研究。该文章提出了基于虚拟力分析的全柔性共轴旋翼无人机路径跟踪方法：首先，基于旋翼柔性变形的受力形变模型构建全柔性共轴旋翼无人机动力学模型；然后，依据虚拟力分析方法制定虚拟力反馈控制律，并利用长短时记忆网络实现基于虚拟力反馈无人机路径跟踪；最后，开展模型特性分析及仿真实验，验证了所提方法在抵抗外界干扰方面具有有效性和鲁棒性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马忠丽 刘宏达 张兰勇 彭秀艳
为帮助学生更好地学习微型无人机相关知识,设计建成一体化的微型四旋翼无人机半物理虚拟仿真实验平台。由可升降装置和万向节联结组成平台基底,地面站软件对四旋翼无人机进行在线控制,四旋翼无人机虚拟系统利用Unity3D搭建。通过虚拟运动场景搭建、运动控制和物理系统,完成四旋翼无人机的虚拟仿真实验。制作了四旋翼无人机组装动画,由实验平台的用户界面系统将实验平台的各个部分结合起来。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
李晓鹏 胡鹏程 徐照丽 晋艳 杨宇虹 郑邦友 段涛 郭焱
利用低空无人机获取农田信息,具有实时以及灵活性高、成本低等优势。为快速、精确监测大田规模化种植作物的生长发育状况,以四旋翼无人机为平台,结合数字图像技术,建立快速获取大田烟株中前期图像的方法。结果表明,在天空辐射条件较稳定的条件下,采用较低的飞行高度(如20m)航拍获取田块图像,能够得到清晰的拼接图像和三维重建效果;采用基于决策树的植被分割算法将烟草和非植被部分分割后,得到较高精度的大田植株图像。在此基础上进行大田烟草缺苗数估测,所估算的缺苗数与实测值吻合较好。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
温凯 陈缪
针对无人机培训教学的需求,研制了一款适用于无人机教学的全尺寸四旋翼无人机教学平台,并开发了配套的课程。该平台实现了将无人机带入课堂,并真实飞行,增加了无人机操作的安全性和便捷性。配套课程能够通过与无人机互动实现相关基础知识和理论的学习。该平台建立了逼真的飞行操作环境,具备教学和实时显示功能,可完成无人机的各种训练操作程序,既满足培训要求,又节约费用、降低风险,可以大大提高无人机培训效率,缩短培训时间。
关键词：
四旋翼无人机 教学平台 课程开发
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
黄捷 李泽毅
针对四旋翼无人机编队变换能耗优化仿真教学，该文以多无人机编队切换应用中存在无人机能耗不平衡的案例作为典型教学内容，提出了基于无人机编队能耗优化的仿真教学模式，设计了无人机集群编队队形变化能耗最优仿真教学总体方案，阐明各个无人机无碰撞地驶向目标点的实现思路。搭建的仿真教学实例有效地解决了无人机编队飞行时间短的问题。此设计已经用于研究生“无人机控制技术”的课程教学，可激发学生在传统算法上进行优化的创新思维。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
严炜 龙长江 李善军
为解决不规则区域内农用无人机植保作业问题,以农用无人机的总飞行距离和多余覆盖率为指标建立模型,将无人机的植保作业航向角作为优化目标,并考虑有障碍物下的情形,采用差分进化算法(different evolution algorithm,DE)与量子退火算法(quantum annealing algorithm,QA)融合的方法对应用模型进行求解,分析算法的执行过程并进行MATLAB仿真试验。结果显示:在设定的不含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法(differential evolution algorithm-quantum annealing,DEQA)时无人机总的飞行距离分别减少101.52、73.00 m,转弯路径分别减少43.02、43.10 m,多余覆盖率分别减少22.25%和12.79%;在设定的含障碍物农田区域环境下,相较于未规划与差分进化算法规划情况,采用差分量子退火算法时无人机总的飞行距离分别减少73.24、24.54 m,转弯路径分别减少52.50、12.72 m,多余覆盖率分别减少72.34%、23.52%,其余指标均有所下降。仿真结果表明,采用差分量子退火算法能够完成农田区域路径规划问题,可为农用无人机路径规划提供技术支持。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
贾鹏刚 夏凯 董晨 冯海林 杨垠晖
胸径是立木测定的基本因子,自动获取胸径数据是准确高效计算森林蓄积量和生物量的关键。以银杏Ginkgo biloba为研究对象,通过无人机获得影像数据,利用运动恢复结构(SFM)方法生成数字表面模型和正射影像图,进而提取单株银杏的树冠面积(A_c),冠幅(W_c)及树高(H)。3个参数分别与胸径(DBH)建立一元回归模型(A_c-D_(BH),W_c-D_(BH), H-D_(BH)),二元回归模型(A_c&W_c-D_(BH), A_c&H-D_(BH), W_c&H-D_(BH))和三元回归模型(A_c&W_c&H-D_(BH))。52组拟合样本的结果显示:A_c&W_c&H-D_(BH)模型的决定系数(R~2)最高为0.825 0,均方根误差(E_(RMS))最小为0.959 1。19组检测样本的结果显示:A_c&W_c&H-D_(BH)模型反演的胸径值误差率为4.20%,小于A类森林资源胸径因子允许的误差值(5%)。研究结果表明:通过无人机采集树冠面积、冠幅和树高3个参数,可计算得到较高精度的胸径值。
[期刊] 现代管理科学
[作者]
周国强 雷羽
新经济时代的来临意味着企业经营的不确定性增加,快节奏的变化使企业面对更加激烈的竞争。企业柔性管理正是关于培养和提高企业快速而经济地处理环境变化或由环境引起的不确定性的能力的理论和实践。虚拟经营通过实现核心功能与部门的分离、横向管理、集中协调、弹性化管理等途径增强了企业对环境和不确定性的主动适应性,是构建企业柔性的一种强有力的商业运作模式。
关键词：
企业柔性 虚拟经营 业务外包
[期刊] 湖南农业大学学报(自然科学版)
[作者]
闵文芳 江朝晖 李想 姜贯杨 饶元
为高效、精准、及时地获取农作物的空间分布及其面积,建立了基于无人机平台和图像分析的大田作物检测方法:采用小型四旋翼无人机搭载高性能数码相机获取作物图像后,通过图元分割和目视解译获得目标样本,提取其21维颜色特征和3维纹理特征,采用BP神经网络分类器和像素累加法进行作物种类识别和面积测量。试验结果表明,系统对小麦、油菜、蚕豆和大蒜的平均识别率达86%,面积测量的平均相对误差约为9.62%。
关键词：
无人机 图像处理 作物种类识别 面积测量
[期刊] 科技管理研究
[作者]
毛秋红 石聪聪
基于CiteSpace知识图谱视角,通过选取2010—2020年间在Web of Science数据库和中国知网(CNKI)中收录的民用无人机文献为样本,综合采用文献计量学方法和可视化技术,分析国内外民用无人机领域的研究现状、合作关系、研究热点、研究前沿及趋势。研究表明,研究热点多集中在无人机系统技术、通信和网络、隐私与安全、应用等方面,研究前沿趋势主要是新一代信息技术与民用无人机的深度融合、更多领域的应用研究等。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
胡改玲 桂亮 权双璐 郭婷 王永泉 王军平
针对四旋翼无人机飞行过程中遇到信号干扰时姿态控制性能变差的问题,设计了基于串联模糊自整定PID控制器。系统采用串级PID控制算法,在内环角速度控制器中加入了模糊自整定PID参数控制器,提高了系统稳定性和抗干扰能力。在无人机飞行控制实验过程中响应速度快,振荡幅度小,缩短了系统稳定的调整时间。在该实验系统的基础上开设了本科生开放创新实验——四旋翼无人机控制系统设计,有效提高了学生专业知识运用能力和创新能力。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
高梦阗 韩继良 冯晓春 林娜 阮俊虎
为解决农业社会化服务平台下植保无人机“单基站-多无人机”模式任务分配调度的精细化匹配问题，建立了任务分配调度的两阶段混合整数规划模型。首先，引入了考虑温度影响下的农药药效可变时间窗、植保无人机农田中飞行模式选择、变动耗电速率等农业参数变量，在快速精准解决农户分散的植保需求条件下，求解出植保无人机任务分配调度的成本最小化目标；然后在保证其他参数不变的情况下，分别改变植保无人机的电池额定续航时间、农田中的飞行模式、温度对应的最佳药效可变时间窗和需求大小4个参数，研究了植保成本的改进情况。结果显示，各植保无人机搭载续航时间长的电池、在农田中选择长边转弯栅格形飞行、选用发挥最佳药效温度范围大的农药种类和提高单位时段平台服务量上限策略，分别可以降低40.02%、12.45%、21.17%和39.19%的植保成本。以上结果表明，引入了具体农业生产要素的混合整数规划的模型科学有效，更适用于农服平台的植保无人机任务分配调度。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张佳庆 孙韬 蒋弘瑞 段君瑞 缪煦扬 纪杰
跨越林区的高压输电线路建设存在诱发森林火灾的风险,因此必须重视高压输电线路的巡检工作。目前,以防范林区火灾风险为目的开展的无人机巡检路径规划的相关研究较少,且已有研究未针对电网系统的运维安全,也未考虑各火灾风险因素间的相互影响。因此,该文提出一种基于网络分析法(analytic network process, ANP)和遗传算法(genetic algorithm, GA)的森林电网无人机巡检路径规划方法。首先结合历史数据和实地调研,识别出影响森林火灾风险的典型因素,并对所在线路及周边林区开展火灾风险评估,划分出高火险区域;再将这些高火险区域设置为巡检节点,基于GA规划出最短的无人机巡检路径。此外,提出一种基于最大偏转角约束的路径优化方法,对路径中不满足最大偏转角约束的节点进行了优化。该文以中国池州市九华密集输电通道锦苏线3542#—3547#为应用对象,评估得出了线路周边存在10处高火险区域,规划出长度为5 391.72 m的无人机巡检路径,再利用最大偏转角约束的方法进行路径优化,优化后的路径总长为5 401.36 m,仅比原路径增长了0.179%。该文提出的无人机巡检路径规划方法以火灾风险评估为基础,兼顾了各林火风险因素间的相互影响,可以为后续林区高压输电线路的无人机巡检路径规划相关研究提供参考。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
焦庆宇 陈新锋 郑志刚 柏艺琴 刘艳思 张正娟 孙龙妮
为解决无人机数量的快速增长导致其对地面尤其是城市内运行风险的提升,提高无人机的运行效率,减少无人机对地面人群造成的威胁,需基于人群密度对无人机制定特定的路径规划。然而,现阶段对无人机进行路径规划时仍以静态人口统计数据作为地面风险的分析依据,未能根据人群密度的时空变化特征对无人机进行实时路径规划。论文首先分析城市路网人群密度时空数据特征;其次,利用卷积神经网络对不同区域的人群密度进行预测;最后,根据已预测的人群密度数据,利用改进A~*算法对无人机进行实时路径规划及风险评估。使用该模型对北京上空无人机路径进行规划,结果显示,无人机运行风险降低了76%,可为无人机交通管理系统实时路径规划功能的建立提供理论参考。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
常广晖 苏攀 张亚超 刘树勇
传统的四旋翼飞行器控制实验平台价格昂贵，实验开展过程容易受场地、学生数量和气候等条件的限制，该矛盾在我校控制原理与技术课程教学中尤为突出。针对以上问题，该文提出一种基于半物理仿真的四旋翼虚拟实验平台设计方案，并详细介绍了虚拟仿真实验平台的关键技术，包括四旋翼物理模型建立、自定义目标软硬件实现，以及虚拟四旋翼与嵌入式目标之间的通信方法等。通过该虚拟仿真实验平台，可开展飞行器建模和飞行姿态控制等综合性实验，让学生掌握控制技术的实际应用。此外，该虚拟实仿真验平台也能够达到寓教于乐和激发学生学习兴趣的目的。
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