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摘要:道路前方运动车辆检测是汽车安全辅助驾驶的重要方面,开发鲁棒性强的实时检测方法是实现主动安全预警的有效途径。基于单目视觉和车道线确定梯形感兴趣区域(Region of Interest,ROI),并根据车底阴影特征,提出一种变矩形窗口的自适应均值-方差差值法,用于计算车底阴影阈值;进而,提出一种基于车辆尾部宽度模版的横向遍历最小均值法,生成车底阴影与路面相交线假设;再利用车底阴影的灰度值特征,对车底阴影线进行验证,从而检测出车辆。将上述方法应用于自行开发的DSP实验平台进行验证,结果表明,该方法平均计算周期仅38.46 ms,且在不同的交通环境、天气情况下均能较好地检测出车辆,具有较好的实时性和较强的鲁棒性。

摘要:针对四旋翼飞行器系统强耦合、非线性、易受外界噪声干扰的问题,提出了一种自抗扰控制(ADRC)与改进的扩展卡尔曼滤波器(EKF)相结合的方法。该方法利用自抗扰控制器对四旋翼飞行器进行控制,采用改进的EKF滤除外界噪声干扰,将ADRC输出的最优控制量作为改进EKF的控制量,其输出带有测量噪声的飞行器姿态作为改进EKF的状态变量,经过改进EKF滤波修正后可输出较精确的姿态值。实验结果可知,该方法控制飞行器姿态稳定时间为0.7 s左右,较之串级PID控制,其姿态跟踪曲线更加平稳,高度控制的稳定时间减小了1.7 s,抗干扰能力提高了50%,表明该方法增强了四旋翼系统的稳定性和抗干扰能力,满足对四旋翼姿态控制的要求。

摘要:介绍多旋翼无人机的发展和特点,针对其在无线通信中继应用中存在的问题和局限性,创新地提出通过加装系留供电系统实现系留多旋翼无人机的基本方案。可持续稳定滞空飞行的特点,使系留多旋翼无人机更适用于构建战术通信的无线中继平台。结合军事应用需求,分析对比了在不同地形下,典型战术电台在地面直接通信和通过系留多旋翼无人机中继通信的距离预计值。对比结果表明,采用系留多旋翼无人机搭载战术电台构成的中继平台,可显著提升战术通信系统的通信覆盖能力,应用和发展前景广阔。

摘要:随着无人机任务载荷的种类日益增多,功能日益强大,数据记录仪作为记录无人机飞行状态和任务载荷信息的重要航电设备,也面临着数据量增大、工作环境复杂、工作时间长的挑战,设计一种多用途、高可靠、易存取的数据记录仪成为行业发展的必然要求。对传统无人机数据记录仪存在的功耗大、体积大、成本高、存储效率低、实用性差的缺点做出改进:在STM32F4微处理器上移植了RT-Thread嵌入式实时操作系统,以SD卡为存储介质,用Fatfs文件系统进行数据组织,创新地提出了多线程数据缓冲存储策略,并且开发了USB驱动,能够从PC端将数据拷出进行离线分析。最后根据软硬件设计进行了小批量试制,经测试能够实现多通道、大数据流输入环境下的长时间准确存储。

摘要:在线航路规划能够使无人机针对动态变化的环境快速有效地生成相适应的飞行航路,是无人机任务规划系统必需的能力之一。基于人工势场法提出一种三维在线航路规划方法,使无人机在应对动态变化的飞行环境时能实时规划出保障飞行安全并满足其任务执行效率指标的飞行航路。此航路规划方法在环境构建过程中引入了参考航路引力场和自适应的时间扰动因子,解决了原人工势场法在航路规划中容易陷入势场局部最小值而导致无法用适感环境动态变化区域的问题。在此基础上,提出一种虚拟目标法以更有效地解决人工势场法遇到的局部极值陷阱问题。通过仿真验证表明:所提出的无人机在线航路规划方法比传统的人工势场法更容易跳出势场的局部最小值,且有较好的避障能力。

摘要:以Atmega128单片机为核心,通过MPU6050传感器采集3轴加速度和陀螺仪数据,将采集到的数据经过卡尔曼滤波,然后通过四元素与欧拉角的转换,最终求解出飞行器在空中的飞行姿态。将遥控模块给定的期望信号与当前飞行器所处的姿态进行对比,然后经过系统中PID的自动调节,消除期望值与实际姿态之间存在的误差,使其可以在较恶劣的环境下稳定地飞行,完成各种飞行动作。最终实现四旋翼飞行器稳定飞行的控制要求。

摘要:针对基于传统特征描述子独特性低导致误匹配率高、图像匹配效果较差的问题,提出一种基于强独特性二进制描述子的无人机目标识别算法。算法首先通过对比BRISK和FREAK采样模型,确定了影响描述子性能的模型参数,然后通过理论建模选取参数最优值,最后根据人眼视网膜细胞的分布特性构建改进模型。在此基础上,结合图像灰度排序信息和高斯平滑获得多组子图像,将采样模型映射其中生成描述子,通过计算筛选得到其中具有强区分性和低相关性的特征描述子。对比实验表明基于本文算法不仅可以更好地克服无人机侦察图像中各种尺度、视角、旋转、光照和噪声等变换的影响,而且满足战场应用中实时性的要求。

摘要: 为提升无人机自主任务执行能力,对飞行特性、任务执行能力进行预演仿真,以减少实际试验投入、降低研制风险、缩短研发周期。针对某型无人机的飞行特性,开发了一套交互式无人机航路规划及视景仿真系统,解决了复杂飞行环境建模、三维空间大范围航路规划及大场景、真实环境三维场景建立等关键问题,实现对无人机的三维航路规划、视景仿真等功能,该系统是无人机模拟仿真系统的重要组成部分。仿真结果表明:该系统航路规划模块能适应不同环境的需求,规划速度快、规划结果准确,三维视景中直观显示无人机三维飞行特性,三维场景震撼真实,操作交互方便,可满足无人机任务飞行的航路规划及模拟验证等需求。

摘要:基于运动载体姿态测量实时性的要求,利用两个GPS模块同步接收卫星的载波相位观测量,运用GPS载波相位差分技术,对卫星数据进行二维遍历搜索,建立快速搜索的模糊度函数,以最小二乘法为基础计算出两个天线中心点的基线矢量长度,最后快速计算出相对基准的航向、横滚和俯仰角;通过实验证明在3 m基线下,航向精度达到1.5 mil,而且定向时间一般只需1 min左右;在6 m基线下,航向精度达到1 mil,定向时间只需60 s。

摘要:针对宽带扩频信号码片码率高达150 Mcps以上,传统扩频快捕处理算法无法适应的技术难题,提出了一种基于信号并行处理技术的快捕算法。算法通过并行NCO(数控振荡器)生成本地伪码、载波,实现600 MHz的等效采样匹配,捕获过程通过内码滑动相关实现内码相位对齐、外码匹配滤波找到外码对齐位置。通过计算、仿真分析表明,本算法资源占用率低、捕获速度快,可实现宽带扩频信号快速捕获。

摘要:针对由于CamShift算法跟踪特征单一引起的对颜色相似目标或背景的干扰和对目标遮挡情况较敏感的问题,提出了一种CamShift融合局部特征匹配的无人机目标跟踪算法。实验表明,局部特征匹配算法中BRISK匹配算法在特征检测和特征描述阶段都表现出了较好的性能,融合CamShift算法和BRISK算法的目标跟踪算法在能保证目标跟踪的实时性要求的前提下,改善了CamShift对颜色相似目标或背景的干扰的敏感性,同时增强了对目标遮挡鲁棒性。该方法通过颜色特征和局部特征的共同定位目标,实现了目标的准确跟踪。

摘要:为了克服飞行器模型不精确以及在飞行过程中各种随机因素带来的干扰,提高飞行器姿态控制精度和稳定性能,提出了一种改进的Fuzzy-PID技术飞行器姿态控制系统,并进行数学仿真。根据姿态角大小决定采用Fuzzy控制或PID控制。同时,在Fuzzy控制器中引入自动修正因子n对模糊控制器的参数进行在线修改,增强参数在线自调整能力。实验仿真结果表明该方法能够迅速减小姿态角偏差,改善系统的动态响应特性,提高飞行器自适应能力。

摘要:为实现地面定向天线对中继无人机的动态跟踪,保证天线主波束时刻对准无人机,确保中继通信信号强度处于优值,设计了基于RSSI盲估计跟踪的无人机地面端天线自动跟踪平台。通过Telnet连接提取天线RSSI信号并采用卡尔曼滤波算法对其进行优化处理;利用矩形扫描方式提高初始捕获速度;利用步进式“十字”跟踪方案完成天线动态跟踪。对天线自动跟踪平台的软硬件进行了设计,并对平台实物进行了测试。测试结果表明:跟踪平台具有较好的跟踪速度与跟踪精度,能满足无人机对定向天线自跟踪的需要。

摘要:讨论了现有无人机测控与信息传输系统中采用点到点传输方式存在的不足之处以及目前空间通信的发展趋势,将无人机测控与信息传输系统的特点与CCSDS建议中IP over CCSDS链路层协议实现方式相结合,提出了一种改进型CCSDS封装服务性能增强网关实现技术,将无人机机上设备与地面测控、通信网无缝连接,实现了端到端的数据交换。测试结果表明,采用该技术能较好地降低IP over CCSDS网关通用处理器资源,降低CCSDS成帧处理时延抖动,大幅提高TCP 协议在空间链路上的传输效率。

摘要:在无人机数据链的发展历程中,各类无人机平台的数据链类型各异,但都随着通信技术的发展而不断演进。目前,无人机在各领域的应用不断增加,无人机数据链面临着频谱资源短缺、频谱环境复杂、受环境干扰和人为干扰严重等诸多挑战,从而对其在复杂环境下的安全性、可靠性和适应性提出了更高的要求。为了应对这些挑战,扩频、跳频、MIMO等能够提高系统容量和有效性的相关抗干扰技术,以及基于协作和认知无线电的多种智能抗干扰技术被广泛研究并逐步应用于无人机数据链。本文综述内容包括三方面:主要以美国为代表的无人机数据链发展历程,无人机数据链抗干扰面临的挑战以及无人机数据链抗干扰的关键技术。

摘要:为了提高电机驱动系统可靠性,采用三相全控电桥H_PWM_ON_L_ON控制方式来驱动电机转动,通过反电势过零点检测方式分析三相反电动势端电压与中性点的关系,采用功率MOSFET作为开关器件,采用三个IR2101芯片驱动六个复合功率管实现精准换相。采用该驱动系统的无人机空载续航时间与采用常规H桥驱动系统相比提高了20%,该驱动系统可在-25 ℃的条件下依然稳定运行,响应速率提高10%。