基于气象无人机GPS/DR组合导航的单步长测风方法研究

针对气象无人机GPS／DR组合导航的特点,提出了一种利用位置构成的矢量三角形关系进行风场测量的新方法,并提出了单步长风场测量,最后对测量结果进行了仿真,结果表明：采用单步长测量时风速变化频率较高,能够将风场高频信号的变化特点反映出来,测量精度较高,均方差为4m／s。可以作为气象无人机测风的一种新方法。     

小型无人机三维导航控制研究

为提高小型无人机自主飞行的安全性能,更好地执行特定任务,在二维平面导航的基础上提出一种三维导航控制方法;给出三维导航控制器总体结构的设计,介绍了非定高下航程推算的原理,重点阐述了自主飞行中如何在平面导航基础上引入高度控制;利用Matlab/Simulink工具箱搭建仿真模型对三维导航控制律进行仿真验证;仿真结果表明,设计的控制方法切实可行,三维导航系统稳定性良好。     

面向小型无人机导航的滑模控制算法研究

设计一种简单、高效、稳健的导航算法对无人机来说非常重要。分析了无人机的运动学和动力学特性,提出了一种基于滑模控制理论的非线性导航算法。针对滑模控制中出现的抖振问题,重新进行了控制律设计,并对制导参数进行了优化。实际测试结果表明,所提出的导航控制算法具有良好的性能指标,可跟踪任意航路点,可实现无人机自主飞行。     

基于UWB的无人机自主导航系统设计

针对卫星拒止环境下的无人机导航,提出一种基于超宽带（Ultra Wide-Band,UWB）技术的局部定位系统,实现无人机定位与导航。首先利用UWB技术实现测距,进而解算无人机在局部坐标系下的三维坐标,然后基于扩展卡尔曼滤波（EKF）融合多传感器数据以提高无人机的定位精度。基于开源飞控Pixhawk搭建了无人机飞行验证平台,将UWB定位系统数据与飞控传感器数据融合,对无人机在局部坐标系下的自主飞行进行了仿真。最后通过实验验证了基于UWB的多传感器数据融合导航在无人机自主导航控制上的可行性,实现了无人机在地面平台上的自主起降、对地目标伴飞等飞行导航任务。     

GPS模拟器在无人机仿真中的设计与应用

为模拟无人机在真实大气环境下,存在风场干扰以及传感器存在误差条件下的导航控制,设计出一种GPS模拟器,简化了风模型和紊流模型,给出了GPS模拟器的设计思路以及在传感器偏差与常值风干扰下的设计原理;最后利用常值风干扰仿真,验证了风场估计算法的正确性;仿真表明,用矢量三角形估计法将常值风场与传感器误差模型估计出来后得到的风场数据修正航程推算,提高定位精度达到了较好的控制效果;该GPS模拟器可以为无人机仿真系统提供闭环控制条件,能够很好地模拟无人机在真实大气环境中的导航与制导控制,具有一定的实用价值。     

输电线路巡检无人机导航的语义交互方法

针对高空巡检环境的复杂性和不确定性,提出了一种输电线路巡检无人机导航的语义交互方法.基于本体方法构建人机交互的语义拓扑体系,形成具有感知运动数据处理的导航框架;其次,以语义拓扑关系为基础,结合谓词逻辑形式的背景知识,提出结构化路径导航方法,实现人机在统一的概念层次上路径导航的语义交互;最后研发了巡检导航的语义交互原型系统,通过实验证明:作为语义交互实例,本文所提方法可以为无人机电力巡线提供位置导航控制,实体名词提取满足实际期望估计且精度控制较高,为基于数据驱动的输电线路巡检提供了基础支持.     

局部通信下的无人机编队导航方法研究

无人机的编队与导航是无人机群执行各种复杂任务的基础,在远距离、高海拔等大范围场景下及灾难救援等实际任务中,无人机群的通信能力高度受限,集中式的编队方法不具备实用性。本文基于开源机器人操作系统ROS实现了无人机群的路径规划,并结合一种纯分布式的群集控制方法,实现了仅需要局部通信的无人机编队导航方法,并通过无人机仿真实验进行了验证。实验结果表明,本文所提出方法能够支持无人机在局部通信下的编队与导航。     

无人机软式自主空中加油视觉导航方法

针对无人机软式自主空中加油问题,提出了用于无人机软式自主空中加油的视觉导航方法.在加油锥套外环平面上均匀布置8个近红外LED,在受油机上布置CCD相机及带通滤镜构成视觉系统,利用该系统对锥套进行近红外成像,对所获取的近红外图像进行特征点提取并利用迭代算法估计锥套与受油机之间的位姿参数.在不同距离下对该视觉导航方法进行了仿真验证.结果表明,所研究的无人机软式自主空中加油视觉导航方法精度较高,抗干扰能力较强,可以有效地用于无人机软式自主空中加油.     

考虑起降安全的无人机血液运输路径规划

针对使用无人机进行血液运输的路径规划问题,以无人机运输总距离最小为目标,建立多约束无人机血液运输路径规划模型。考虑无人机起降平台数量受限情况下的无人机连续起降安全时间间隔,设计无人机起飞顺序调度策略,以减少无人机完成运输的总耗时,并提出一种基于帝国改革的帝国竞争算法求解该问题。该算法引入正弦扰动策略、增加帝国改革阶段来提高算法的搜索精度,使用与解质量相关的接受准则以保持种群的多样性。利用基准算例和无人机运输血液实例进行验证,结果表明,所提算法可为无人机血液运输任务提供满足各项约束,且没有无人机起降冲突的运输方案;无人机起飞顺序调度策略,可有效减少无人机实际完成任务的总耗时。     

一种智能高效的最优渗透路径生成方法

在考虑未知攻击和内部攻击条件下,为进一步提高最优渗透路径生成效率,提出一种智能高效的最优渗透路径生成方法.首先给出双层威胁渗透图(two-layer threat penetration graphs, TLTPG)模型,其下层为主机威胁渗透图(host threat penetration graph, HTPG),其上层为网络威胁渗透图(network threat penetration graph, NTPG);然后,基于知识图谱,构建主机资源知识图谱(host resource knowledge graph, HRKG),用于智能高效推理生成HTPG;进一步,利用HTPG,设计智能化的基于渗透信息交换的NTPG生成算法;最后依据TLTPG,设计任意2个主机间的最优渗透路径生成算法.实验结果表明：该方法能够描述未知攻击和内部攻击,且可提高最优渗透路径的生成效率.     

车辆导航系统最优路径规划研究

最优路径规划是车辆导航系统中的关键技术之一,它提出了一种基于遗传算法的车辆路径规划方法.采用变长度整数编码的染色体表示路径,设计了适合于最优车辆路径问题求解的遗传算子,给出了适应度调整函数.试验结果表明,遗传算法较好的满足了车辆导航系统实时性和实用性的要求.     

基于GPS仿真器的无人机导航系统半物理仿真研究

讨论了无人机导航半物理仿真系统中GPS仿真器的设计方法;根据GPS接收机输出信息的特点和WGS-84与各种坐标系的转换关系,将飞机模拟系统解算得到的无人机位置信息转换成与之对应的GPS信号传输到导航链路,用于无人机航迹控制;根据导航飞控系统功能的要求,构建了一个半物理仿真平台来验证此系统,试验结果证明了采用模拟GPS仿真器完全可以对导航软件的功能进行有效的验证,并达到了预期设计要求。     

基于GPS射频模拟信号源的无人机导航系统研究

为了在室内验证卫星导航功能,采用飞机模型计算机、GPS硬件仿真器和GPS射频模拟信号源,提出了一种模拟卫星动态绝对定位的设计思想;根据导航计算需要,对系统中涉及到的不同坐标系进行转换;搭建半物理仿真平台,给出无人机自主导航的验证方案;仿真结果表明,基于GPS射频模拟信号源的无人机导航验证方法切实可行,导航系统具有良好的稳定性。     

浅谈GPS导航系统在油田运输管理中的应用

我油田地处华北东部,随着油田不断发展,对外承包业务愈来愈多。道路营运车辆也日益增多,营运范围也逐渐扩大,给道路运输经营管理与车辆合理调度工作提出了新的要求,而全球卫星定位系统的发展为道路运输管理的有效指挥、协调控制和管理提供了技术支持。本文结合GPS系统的原理,探讨GPS系统在油田运输管理中的应用。     

一种新的虚拟血管镜自动导航路径生成方法

血管的中心路径提取是虚拟血管镜的重要组成部分, 它提供了自动导航的路径. 本文提出一种新的内窥路径生成方法, 用改进L1中值算法对体素点云化的脑血管数据进行骨架的提取. 首先,对核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)增强血管数据进行基于统计的分割算法进行分割; 其次,对推广的Roberts算子在体素空间分割出的单体素点边界进行体素点的点云化, 生成点云模型; 最后,在点云空间中运用基于法向信息的L1中值算法进行骨架提取. 该过程克服了传统方法在体素中进行骨架提取时对数据缺失、孤点敏感的局限性, 并且对下采样后的点云化数据提取的骨架效率高, 骨架居中性较好, 最终把骨架用作脑血管虚拟内窥的自动漫游路径, 实现自动导航.     

基于动态规划的无人机航路优化问题研究

无人机航路规划往往指无人机在初始位置、终止位置和一些目标任务结点确定之后的航迹优化问题;在无人机飞行任务执行过程中,无人机需要在参考飞行航线的约束下,根据局部地形、地貌、障碍、威胁等信息以及飞机本身机动能力的限制,实时的计算出飞行航路,并跟随该航迹完成飞行任务;在利用Dynapath(动态路径)算法进行参考航线优化的过程中,考虑了飞机机动性能的限制;在此基础上,详细讨论了参考航线由多航段组成时航路点的处理方法并进行了计算机仿真,仿真结果表明该方法可以比较理想地进行航路点的处理,得到比较良好的最优航迹。     

无人飞行器航迹规划评价方法研究

针对目前航迹规划代价函数权值确定时所存在的不足之处,通过建立航迹代价函数,构造航迹代价函数中各因素的模型,然后利用层次分析法来减小人为确定权值所带来的不利影响;最后在分水岭分割算法所建立的规划空间的基础上,运用遗传算法进行搜索,选取常用的权值与用层次分析法所得到的权值的航迹代价进行比较分析,说明这种确定权值的方法能有效地降低人的主观因素的影响,所规划出的路径更加安全,合理。     

DSP和TL16C752在无人机GPS导航系统中的应用

针对某无人机导航系统通信数据量大、实时性高,GPS信息关键的特点, 设计了一种基于DSP和外扩串口收发芯片TL16C752的GPS数据接收方案:包括硬件接口电路和软件实现.介绍了TL16C752的特点和使用方法,选择GARMIN的GPS15L接收机,解决了因为DSP的两个UART异步通讯串口中断级别比较低,容易被其他系统或外设中断的问题,提高了中断级别,保证了GPS数据的完整性.实际飞行实验证明该方法实现了无人机GPS定位数据的接收,系统简单,可靠.     

基于GPS的露天矿动态路径生成算法

在露天矿运用车载GPS进行矿车监控和矿岩量运载统计时,经常出现车辆定位漂移和运载统计不准确等问题。为此,提出用于车辆定位漂移的判断和校正方法,运用信息素思想设计一种车辆运载动态路线生成算法,该算法能够对露天矿全矿路线图进行动态更新,使矿车在一个相对标准的固定路线上行驶,从而解决车载GPS定位漂移问题,提高车辆定位的精度及运载统计的准确度。理论分析和应用结果表明,该算法有效可行。