基于多点约束的微小型无人机自主定位技术 被引量：6

1

作者 徐喜梅 何成龙 +1 位作者 黄大庆 徐诚 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第5期49-54,共6页

在复杂环境下,卫星导航信号容易受到干扰,导致无人机卫星定位失效。提出了一种基于多点约束的微小型无人机自主定位技术,通过机载光电测量平台对多个地面目标点进行观测,根据地面目标点、像点和摄像机光心三点共线的几何关系建立无人机... 在复杂环境下,卫星导航信号容易受到干扰,导致无人机卫星定位失效。提出了一种基于多点约束的微小型无人机自主定位技术,通过机载光电测量平台对多个地面目标点进行观测,根据地面目标点、像点和摄像机光心三点共线的几何关系建立无人机自主定位数学模型,并结合最小二乘估计求解无人机自身空间位置。通过实验验证该方法的可行性与鲁棒性,实验结果表明该方法能够在误差允许的范围内获取无人机位置信息,可一定程度上丰富无人机自主定位理论。 展开更多

关键词 微小型无人机 自主定位 最小二乘估计 坐标转换

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改进人工势场的无人机避障机动策略 被引量：3

2

作者 袁佳乐 刘蓉 王闯 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第7期74-80,共7页

针对无人机飞行过程中遭遇突发障碍物的规避问题,提出一种改进人工势场(APF)的无人机通用避障机动策略。在障碍规避过程中利用避障机动角设计障碍物斥力系数并加入速度控制项共同改进传统的人工势场;相较于传统设置目标点的无人机避障方... 针对无人机飞行过程中遭遇突发障碍物的规避问题,提出一种改进人工势场(APF)的无人机通用避障机动策略。在障碍规避过程中利用避障机动角设计障碍物斥力系数并加入速度控制项共同改进传统的人工势场;相较于传统设置目标点的无人机避障方法,以虚拟子机的形式实时对无人机施加状态回归力,保证无人机能较快地回归到原始期望状态,并利用模型预测调整无人机的状态回归机动量,避免抖动现象,由此设计出无人机避障机动策略。通过仿真分析证明了所提避障机动策略相比传统人工势场方法避障效率更高。最后将所提策略作为基础模块应用于不同的复杂任务,证明了所提策略具有较高的通用性。 展开更多

关键词 突发障碍 人工势场(APF) 避障机动角 速度控制 虚拟子机 模型预测

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无人机自适应平滑切换姿态融合算法研究 被引量：2

3

作者 桑标 郭剑东 刘春生 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第10期11-15,共5页

针对GPS信号丢失导致组合导航算法精度降低甚至发散的难题,开展一种高效的自适应平滑切换融合算法研究。在GPS信号正常情况下,采用基于GPS量测的高阶组合导航算法估计姿态信息;在GPS信号丢失时,停止高阶滤波算法并切换为基于四元数的低... 针对GPS信号丢失导致组合导航算法精度降低甚至发散的难题,开展一种高效的自适应平滑切换融合算法研究。在GPS信号正常情况下,采用基于GPS量测的高阶组合导航算法估计姿态信息;在GPS信号丢失时,停止高阶滤波算法并切换为基于四元数的低阶姿态估计算法;当GPS信号恢复后,将低阶姿态估计算法的估计值作为高阶滤波算法初值,实现姿态估计算法的平滑切换。仿真结果和试飞试验表明,该切换策略具有较好的估计精度和可实现性,且切换过程中姿态角跳变小于0.5°,收敛时间小于0.1 s,有效地提高了有、无GPS信号情况下无人机的姿态估计精度。 展开更多

关键词 无人机 姿态估计 扩展Kalman滤波 平滑切换 四元数

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基于改进YOLO的无人机对地多目标检测 被引量：23

4

作者 韩玉洁 曹杰 +1 位作者 刘琨 万思钰 《电子测量技术》 2020年第21期19-24,共6页

无人机轻巧灵活视角广阔,在对地观测方面无人机平台具有地面平台无法比拟的优势。在视觉范围内搜寻目标是无人机执行任务的基础,无人机视觉识别目标有方向多变、尺寸小等特点。为将目标识别算法应用于无人机,选择运行速度快、实现端到端... 无人机轻巧灵活视角广阔,在对地观测方面无人机平台具有地面平台无法比拟的优势。在视觉范围内搜寻目标是无人机执行任务的基础,无人机视觉识别目标有方向多变、尺寸小等特点。为将目标识别算法应用于无人机,选择运行速度快、实现端到端的YOLO系列网络。目标识别网络结构使用多通道处理的主干网络,运用空间金字塔池化和路径聚合网络改进特征层之间的连接,使用自对抗训练、马赛克法等数据增强方法,采用CIOU损失函数。使用航拍数据集训练更新网络模型,得到多种无人机识别目标的权重参数,将该目标识别模型应用于无人机对地观测。采用的网络结构改进和训练方法使最终实现模型的性能指标mAP@0.5达到93.33%,相比原网络提升了4.68%。 展开更多

关键词 深度学习 YOLOv4 无人机 多目标识别

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四旋翼无人机高阶一致性编队控制方法 被引量：4

5

作者 卫强强 刘蓉 张衡 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第8期1-5,共5页

设计了一种基于高阶一致性理论的四旋翼无人机编队飞行控制方法。首先,利用反馈线性化将四旋翼无人机非线性数学模型简化为两个四阶线性子系统和两个二阶线性子系统;然后,利用代数图论和矩阵分析,采用位置偏差矩阵描述编队队形,设计了... 设计了一种基于高阶一致性理论的四旋翼无人机编队飞行控制方法。首先,利用反馈线性化将四旋翼无人机非线性数学模型简化为两个四阶线性子系统和两个二阶线性子系统;然后,利用代数图论和矩阵分析,采用位置偏差矩阵描述编队队形,设计了一种固定拓扑结构下的高阶一致性编队控制算法,并给出其渐近一致的充分条件;最后,通过Matlab仿真实验证明,在该算法下四旋翼无人机可以完成编队集结和编队队形变化等行为。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 编队控制 高阶一致性 代数图论 固定拓扑

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基于切换策略的翼伞轨迹跟踪控制

6

作者 王闯 刘蓉 +1 位作者 杨明 王佑 《兵工自动化》 北大核心 2025年第2期49-54,共6页

针对翼伞系统轨迹跟踪控制中强扰动、大时滞性等问题,提出一种基于切换策略的翼伞轨迹跟踪控制器。结合线性自抗扰控制抗扰动能力强、响应速度快,预测控制能有效克服系统时滞性、跟踪精度高、鲁棒性好等优点,采用2维轨迹跟踪制导策略通... 针对翼伞系统轨迹跟踪控制中强扰动、大时滞性等问题,提出一种基于切换策略的翼伞轨迹跟踪控制器。结合线性自抗扰控制抗扰动能力强、响应速度快,预测控制能有效克服系统时滞性、跟踪精度高、鲁棒性好等优点,采用2维轨迹跟踪制导策略通过跟踪目标轨迹的航向角实现对翼伞轨迹的跟踪控制;在切换策略中,依据航向角偏差量设计双切换量的控制器切换规则,降低控制器间切换频率,提高双控制器切换的可靠性。仿真结果表明,与单一的控制器相比,切换控制器对给定归航轨迹的跟踪具有更优的效果。 展开更多

关键词 翼伞系统 轨迹跟踪 切换策略 线性自抗扰控制 预测控制

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无人直升机发动机模糊自抗扰控制 被引量：2

7

作者 郭剑东 钱圳泉 +1 位作者 刘振广 梁辰雨 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期74-78,95,共6页

针对中型无人直升机活塞发动机的恒定转速控制难题,设计一种带前馈补偿的模糊自抗扰控制(ADRC)方法。通过引入旋翼负载特性对发动机进行数学建模,将总距操纵、前飞速度作为已知扰动进行前馈补偿,设计模糊PID控制器适应活塞发动机复杂做... 针对中型无人直升机活塞发动机的恒定转速控制难题,设计一种带前馈补偿的模糊自抗扰控制(ADRC)方法。通过引入旋翼负载特性对发动机进行数学建模,将总距操纵、前飞速度作为已知扰动进行前馈补偿,设计模糊PID控制器适应活塞发动机复杂做功过程的非线性特性,将旋翼气动力变化以及风扰作为未知扰动,设计扩张状态观测器(ESO)对扰动进行在线估计与反馈补偿。通过数值仿真验证了控制方法可以有效地提高发动机转速控制的抗干扰能力与控制精度。并进行了发动机地面开车和飞行试验,结果表明,在飞行试验过程中,无人直升机的旋翼转速控制误差小于5.0 r/min,动态跟踪性能得到显著提升。 展开更多

关键词 无人直升机 发动机转速控制 模糊PID ADRC控制

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基于LQR的无人倾转旋翼机全模式控制律设计

8

作者 徐志鹏 李志宇 肖莉萍 《兵工自动化》 2023年第3期90-96,共7页

针对无人倾转旋翼机的倾转过程阶段存在操纵舵面冗余、垂纵向通道耦合的问题,对倾转过程中的冗余操纵量分配策略和垂纵向通道控制量融合策略进行分析,开展基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的姿态控制器的设计与验... 针对无人倾转旋翼机的倾转过程阶段存在操纵舵面冗余、垂纵向通道耦合的问题,对倾转过程中的冗余操纵量分配策略和垂纵向通道控制量融合策略进行分析,开展基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的姿态控制器的设计与验证。以短舱倾角作为权重因子综合2套基于LQR的多环控制器,通过增益调度对其进行优化,克服倾转过程中由模型特性差异引起的控制效果不佳的问题,实现无人倾转旋翼机倾转过程中的姿态平滑控制;最后进行“直升机前飞-倾转过渡-固定翼巡航”的全模式飞行仿真。结果表明:控制系统能够有效解决舵面冗余及通道耦合问题,在倾转过程中体现出较优的系统性能。 展开更多

关键词 倾转旋翼机 LQR 控制律设计 增益调度 过渡过程

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基于改进YOLOv4的航拍图像多目标检测方法 被引量：14

9

作者 王浩雪 曹杰 +1 位作者 邱诚 刘耀辉 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第5期23-27,共5页

随着基于深度学习的目标检测算法日渐成熟,将其部署于无人机进行目标检测已经成为时下热门,针对无人机航拍图像小目标多且易被遮挡、检测场景复杂、尺度变化大而导致检测精度不高的问题,在提出的S-YOLOv4算法的基础上,在原特征提取网络... 随着基于深度学习的目标检测算法日渐成熟,将其部署于无人机进行目标检测已经成为时下热门,针对无人机航拍图像小目标多且易被遮挡、检测场景复杂、尺度变化大而导致检测精度不高的问题,在提出的S-YOLOv4算法的基础上,在原特征提取网络结构上添加SE注意力机制提高模型对有用信息的专注能力,增强通道间注意力;改进网络结构,新增分辨率为160×160的检测层来细化网格以对小尺度目标进行更好的检测;改进损失函数,对分类损失应用类平滑标签来降低负样本的惩罚,提高模型的泛化能力。改进算法在保证实时性的前提下比原算法的mAP提高了3.4%。 展开更多

关键词 目标检测 无人机 航拍图像 YOLOv4 注意力机制 类平滑标签

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基于改进ship-yolo的舰船目标定位 被引量：3

10

作者 马俊杰 黄大庆 +1 位作者 刘耀辉 仇男豪 《电子测量技术》 2020年第5期112-115,共4页

实现目标舰船坐标的精确估计是完成无人机在舰船目标安全着降的关键技术之一。为提高无人机的着降精度以及着降的安全性,提出了基于改进ship-yolo的目标舰船识别定位方法,通过光学成像解算目标坐标。首先对目标舰船进行识别,考虑到机载... 实现目标舰船坐标的精确估计是完成无人机在舰船目标安全着降的关键技术之一。为提高无人机的着降精度以及着降的安全性,提出了基于改进ship-yolo的目标舰船识别定位方法,通过光学成像解算目标坐标。首先对目标舰船进行识别,考虑到机载嵌入式设备处理能力弱,传统算法识别率较低的特点,对yolov3-tiny网络进行改进。获取像点坐标后根据透视投影原理,将目标点、目标像点和相机光学中心共线,建立非线性观测方程,利用泰勒展开式将观测方程转化为线性方程,采用迭代加权最小二乘估计方法求解方程解算舰船坐标。最后通过实验验证表明,改进的ship-yolo具有更高的识别准确率,通过迭代加权最小二乘估计方法可以有效的提高目标的定位精度。 展开更多

关键词 无人机 舰船目标 目标识别 yolov3-tiny 定位

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基于模糊自抗扰的直升机障碍滑雪机动控制 被引量：1

11

作者 刘基 郭剑东 梁辰雨 《兵工自动化》 2022年第8期67-73,共7页

为了提高直升机在机动飞行过程中的解耦性和未知扰动抑制能力,采用基于模糊与自抗扰的复合式控制结构,设计直升机障碍滑雪机动控制器。分析ADS-33E-PRF要求的直升机障碍滑雪机动过程中状态量的关系和控制逻辑,在角速度环设计扩张状态观... 为了提高直升机在机动飞行过程中的解耦性和未知扰动抑制能力,采用基于模糊与自抗扰的复合式控制结构,设计直升机障碍滑雪机动控制器。分析ADS-33E-PRF要求的直升机障碍滑雪机动过程中状态量的关系和控制逻辑,在角速度环设计扩张状态观测器对未知扰动进行观测并加以补偿,在姿态环根据误差及其变化速率引入模糊规则对控制律参数进行在线优化。针对无风扰和有风扰的飞行环境,开展障碍滑雪机动算法设计与仿真验证。结果表明:在2种飞行环境下,直升机飞行轨迹上下边界均控制在15.24~30.48m以内,达到标准中定义的满意品质指标,验证了所采用的控制策略能够有效地估计出机动飞行过程的外部扰动,提高控制系统的抗干扰能力。 展开更多

关键词 直升机 障碍滑雪机动 模糊控制 自抗扰控制

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基于虚拟长机的非线性视线导引律多机编队控制

12

作者 孙哲 沈伟 +2 位作者 李浩 郭剑东 杨忠清 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第10期1-6,共6页

针对多无人机编队控制难题,设计了一种基于虚拟长机与非线性视线导引律相结合的多机编队控制算法。将编队飞行过程分为航路飞行与航路切换两个阶段。在航路飞行阶段,虚拟长机由非线性视线导引律生成参考点,根据队形的几何位置生成实际... 针对多无人机编队控制难题,设计了一种基于虚拟长机与非线性视线导引律相结合的多机编队控制算法。将编队飞行过程分为航路飞行与航路切换两个阶段。在航路飞行阶段,虚拟长机由非线性视线导引律生成参考点,根据队形的几何位置生成实际编队飞机的期望参考点,进而得到每架飞机保持编队队形所需的滚转角指令;在航路切换阶段,虚拟长机采用圆弧飞行,以虚拟长机作为编队飞机的期望参考点生成队形保持的滚转角指令。速度指令由虚拟飞机与编队飞机之间的距离误差得到。以某固定翼飞机的非线性仿真模型为基础,设计典型“V”字队形,通过数值仿真验证了多架飞机在航路飞行与航路切换阶段编队算法的可靠性与控制精度。 展开更多

关键词 无人机 虚拟长机 非线性视线导引律 多机编队

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