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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
黄号 马文卉 李家诚 方洋旺
为保障固定翼无人机编队在未知障碍环境下的安全飞行,该文针对固定翼无人机编队飞行控制方法展开研究。在深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)的基础上,引入贪婪选择构建了Greedy-DDPG算法,训练长机模型实现避障控制;并结合人工势场的方法和领从一致性设计了僚机群避障避碰控制策略,确保僚机能够规避障碍,跟随长机执行飞行任务。数值仿真实验结果显示, Greedy-DDPG算法的训练时长比DDPG算法的缩短了5.9%,避障的泛化能力得到提升; Monte Carlo仿真实验验证结果显示,本文方法具有良好的鲁棒性。采用该方法可实现无人机编队协同飞行,对于保障无人机编队在未知环境中的飞行安全具有重要意义。
关键词：
编队控制 避障避碰 强化学习 集中式协同
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
吴林峰 李春文
该文针对尾座式垂直起降无人机面临的时变侧风干扰问题,设计了一种基于新型姿态提取算法的轨迹跟踪控制方法。首先,根据侧风干扰与无人机姿态的关系建立数学模型,在此模型基础上推导出一种利用无人机滚转角的新型姿态提取算法,显著降低了干扰力。在反步式控制方法的基础上,采用嵌套饱和函数方法对控制输入进行限制,解决推力限幅问题,并通过PD+前馈控制方法解决姿态跟踪控制问题。此外,采用指令滤波器解决了时变侧风干扰造成的期望姿态无法求导的问题。结果表明:只要滤波频率足够大,轨迹跟踪误差便可达到任意小,并通过仿真实验验证了其有效性。
关键词：
尾座式无人机 垂直起降 侧风干扰
[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] 沈阳农业大学学报
[作者]
臧英 吴海添 周志艳 臧禹 赵玲丽 周铭杰 吕子晨
随着中国农业信息化、智能化的发展,农业生产对植保无人机的作业质量越来越重视。植保无人机进行仿地定高飞行作业,是提升植保无人机作业质量的关键。回顾了多种传感器和多传感器信息融合技术的研究与应用的进展,概括和总结了超声波传感器、激光雷达、毫米波雷达、GNSS、气压传感器、视觉传感器和多传感器信息融合技术在定高飞行技术上的应用。并对上述传感器技术和仿地定高飞行控制方法进行了局限性分析,在此基础上,结合植保无人机作业场景的特点,提出对植保无人机仿地定高飞行进行区域划分,并提出姿态调整控制策略。通过对植保无人机仿地定高飞行的控制方法进行系统分析,探讨了适合植保无人机的适应性广、可靠性高且成本较低的测距方法及仿地控制方案,提出了多种传感器组合定位、人工智能场景识别定位、基于模型设计的高精度定高控制系统等解决方案,为植保无人机更好地实现精准作业提供有效的参考。
关键词：
植保无人机 仿地定高飞行 传感器 定位
[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] 地理科学进展
[作者]
贺洪波 徐晨晨 叶虎平
无人机应用日益广泛,但随着城市环境建设的不断推进,无人机在城市中安全运行的问题也日益突出,因此无人机低空障碍物环境风险评估成为无人机领域研究的关键问题之一。论文按照不同类型无人机及运行高度将低空空域划分为微型、轻型和小型无人机风险评估区域,在充分考虑无人机自身形状大小、运动约束以及障碍物约束等条件的基础上,提出一种近似点扩张算法,基于障碍物原始边界生成扩张边界,并将其作为低空飞行环境中高风险与低风险之间的风险过渡区。以京津新城为例,分别提取不同风险评估区内的障碍物要素,并基于风险评估技术生成面向微型、轻型和小型无人机多高度层的低空飞行障碍物环境风险地图,按其对无人机威胁程度分为高风险区、高风险过渡区、中风险区和低风险区。实验结果表明:研究区内微型、轻型、小型无人机风险评估区内的风险过渡区分别占10.9%、7.3%、9.0%,该方法可以在考虑无人机与障碍物相互影响的基础上,计算飞行区域内无人机潜在碰撞风险区域,实现对低空障碍物环境风险的科学有效评估,为不同机型的无人机在飞行区域内的可航行性提供科学参考。
[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] 科技管理研究
[作者]
杨丽娟 于一帆
在科技行政法的框架下,结合民用无人机的使用现状、现存问题及隐患,同时在充分分析当前我国民用无人机法律规制的现状的基础上,提出我国民用无人机法律规制的缺陷及其完善建议,以期解决问题,充分推动和保障民用无人机在社会生活中更加有序且高效地发挥作用。
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
孟姗姗 郭秀萍
利用无人机成本低、受地面交通状况影响少的特点，考虑卡车-无人机混合配送路径优化问题，在多卡车同时配送、存在单个包裹重量超出无人机最大载重情形下，构建问题模型，并提出两阶段求解方法。第一阶段，采用变邻域模拟退火算法求解载重约束下卡车车辆路径问题，为货物指派配送车辆并确定需要的卡车数量；第二阶段，设计一种自适应K-means聚类方法对每辆卡车运送包裹的目的地进行聚类，聚类中心即移动配送点，即无人机发射点，再对无人机配送路径和卡车行驶路径进行协同优化，实现成本最小化。两个阶段均采用Python编程实现。仿真结果表明，提出方法较文献中的方法具有更好的优化效果和普适性。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
曹明兰 李亚东 李长青 赵小平
【目的】无人机森林航摄影像的主体内容为颜色较单一的林冠,其纹理重复率高,而且存在非刚体性变换等导致影像的匹配难度高于普通测绘无人机航摄影像。如果直接采用普通特征算法进行影像匹配时,经常出现提取的特征点数量少、误匹配率高、特征点分布不均匀等问题。本研究探索了一种可见光植被指数(VDVI)与AKAZE结合的无人机森林影像匹配方法,以提高森林影像匹配的准确率。【方法】在森林航摄影像特征提取方面表现较优的AKAZE基础上,借助可见光植被指数(VDVI),在特征检测时选择了能够有效平滑区域内部同时保留边界信息的g3函数。特征检测时利用VDVI值进行检测,特征描述时采用原始影像信息与VDVI值相互校正的方法进行描述。【结果】在同一台I7-6700HQ处理器、8G内存的ALIENWARE工作站,建立Python 3.7和OpenCV 3.4环境,对内蒙古大兴安岭伊尔施林场的白桦和兴安落叶松林地无人机森林航摄影像进行了SIFT、SURF、普通AKAZE、颜色不变量AKAZE、可见光植被指数(VDVI)AKAZE等5种方法的对比分析。结果表明,VDVI与AKAZE结合的无人机森林影像匹配方法在无人机森林航摄影像上的平均匹配准确率为74.59%,比普通AKAZE高出了9.48个百分点;比颜色不变量AKAZE高出了5.26个百分点;其匹配速度在普通AKAZE和颜色不变量AKAZE之间。【结论】森林航摄影像主体内容的独特性,决定了采用普通测绘摄影测量和计算机视觉的特征算子进行影像匹配的效果不好。在AKAZE特征各向异性的非线性滤波的基础上选择合理的传导函数,配合可见光植被指数可有效降低阴影、反光、非林冠地物等的影响,进而改善了森林影像匹配的准确率,对研究和学习森林航摄影像处理具有重要意义。
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
孟姗姗 郭秀萍
利用无人机成本低、受地面交通状况影响少的特点，考虑卡车-无人机混合配送路径优化问题，在多卡车同时配送、存在单个包裹重量超出无人机最大载重情形下，构建问题模型，并提出两阶段求解方法。第一阶段，采用变邻域模拟退火算法求解载重约束下卡车车辆路径问题，为货物指派配送车辆并确定需要的卡车数量；第二阶段，设计一种自适应K-means聚类方法对每辆卡车运送包裹的目的地进行聚类，聚类中心即移动配送点，即无人机发射点，再对无人机配送路径和卡车行驶路径进行协同优化，实现成本最小化。两个阶段均采用Python编程实现。仿真结果表明，提出方法较文献中的方法具有更好的优化效果和普适性。
[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] 中国科技论坛
[作者]
王锡柱
近年来,无人机产业迅速发展,无人机在民事领域的应用日益广泛,便利了人们的生产生活,但是,无人机也存在侵害公民权利的风险。带有摄像功能的无人机能够跟踪公民,收集、储存特定信息,同时,无人机收集的信息以及飞行数据将自动同步到无人机云中,对于隐私权构成极大威胁。中国现有的隐私权保护体系在规制无人机侵犯隐私权方面存在不足,还需完善,可以学习美国、欧盟、加拿大等国规制无人机侵犯隐私权的经验,明确无人机侵犯隐私权的规制原则,在相应法律或者规范性文件中规定各主体应遵循的操作规范,在促进无人机产业发展的同时保障公民隐私权。
关键词：
无人机 个人信息 隐私权 法律规制
[期刊] 工业工程
[作者]
方卫国 蔡伟宁
针对军用无人机研制费用预测样本数据缺乏、影响因素复杂的问题,利用Gram-Schmidt回归方法提取无人机研制费用预测的关键参数,给出了基于Gram-Schmidt回归的军用无人机研制费用预测模型和算法步骤。利用样本数据进行检验,并与逐步多元回归、人工神经网络和偏最小二乘等预测方法进行了比较。结果表明Gram-Schmidt回归方法用于军用无人机研制费用预测具有实用性和优越性。
[期刊] 草业科学
[作者]
伏帅 冯琦胜 党菁阳 雷可欣 乔万鑫 梁天刚 潘冬荣 孙斌 姜佳昌
植被盖度是反映植被基本情况的客观指标和重要参数。本研究在对比8种常用的可见光植被指数计算草地盖度精度的基础上，发现这些植被指数对荒漠草地的植被盖度估测效果较差，因此提出一种适用于荒漠草地植被盖度估测的荒漠植被指数(DVI)，并评价了不同植被指数对不同草地类型的植被盖度估测效果，分析了不同草地类型阈值取值的变化情况。结果表明：1)所选植被指数对草甸草地和典型草地的盖度估测效果均较好，精度较高(准确率>90%,F1得分> 0.9)。草甸草地中超绿指数(Ex G)的盖度估测效果最好(准确率> 93%,F1得分> 0.95)，典型草地中各植被指数无明显差异，但对荒漠草地植被盖度估测效果较差，精度较低(F1得分≤0.6)。2) DVI对荒漠草地植被盖度估测精度较高(准确度> 93%,F1得分达到0.71)，能够有效弥补上述植被指数的缺陷。3)绿叶指数(GLI)和植被颜色指数(CIVE)的阈值对草地类型敏感性最弱；Ex G、超绿超红差分指数(Ex GR)、植被因子指数(VEG)、Woebbecke指数(WI)等植被指数的阈值对草甸草地和典型草地的敏感性较弱，但对荒漠草地的敏感性较强；组合指数(COM)和Lab指数(Lab)对草地类型的敏感性最强。
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