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基于AirSim实现对无人机的位置跟踪及编队控制
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作者 郑筱宇 胡敏 赵辉宏 《齐鲁工业大学学报》 2025年第5期70-75,共6页
基于四旋翼无人机的动力学特性,采用比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制方法,并在AirSim平台上进行了位置跟踪和编队控制的仿真研究。通过PD控制律对无人机的位置进行实时调整,确保其速度控制的稳定性。相比于包含积分项的比例... 基于四旋翼无人机的动力学特性,采用比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制方法,并在AirSim平台上进行了位置跟踪和编队控制的仿真研究。通过PD控制律对无人机的位置进行实时调整,确保其速度控制的稳定性。相比于包含积分项的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制,PD控制在无人机任务中具有响应速度快、结构简单的优势。基于此,进一步发展了无人机编队控制算法,采用领导-跟随策略,通过Flask和requests库实现了两个无人机的编队控制。与传统的MATLAB/Simulink模拟相比,AirSim平台能够实时响应真实环境的变化,提升仿真逼真度,验证了此方法在复杂场景中的有效性。 展开更多
关键词 airsim平台 位置跟踪控制 无人机编队算法 领导跟随法
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基于AirSim的无人机飞行模拟训练系统设计与实现 被引量:1
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作者 刘肩山 谢志明 唐毅 《长沙航空职业技术学院学报》 2024年第2期15-19,共5页
为解决无人机驾驶员培训中存在的效率低、成本高、危险因素多等诸多问题,设计了一套基于虚拟现实技术的无人机驾驶员飞行模拟训练系统,包含无人机慢速水平360°自旋训练系统、水平8字模拟训练系统和考核系统。在系统实现部分,阐述... 为解决无人机驾驶员培训中存在的效率低、成本高、危险因素多等诸多问题,设计了一套基于虚拟现实技术的无人机驾驶员飞行模拟训练系统,包含无人机慢速水平360°自旋训练系统、水平8字模拟训练系统和考核系统。在系统实现部分,阐述了基于虚幻引擎(UE)和AirSim的各个子系统的设计思路和技术实现;在系统功能部分,介绍了无人机飞行模拟训练系统实现的功能,包括飞行训练、飞行考核、训练信息管理等。系统运行效果表明,基于虚拟现实技术的无人机驾驶员飞行模拟训练系统可以丰富无人机飞行场景,提升无人机驾驶员应急操控训练水平和效率,具有重要的应用前景和实用价值。 展开更多
关键词 无人机飞行 模拟训练 airsim 虚拟现实
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基于AirSim平台的无人机蜂群侦察搜索仿真与分析 被引量:7
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作者 朱博顺 王成钢 +1 位作者 井田 王涛 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第S01期196-201,共6页
当前关于无人机蜂群侦察搜索运用的研究缺乏可供参考的具体战术运用的模式分析方法。针对上述问题,基于AirSim仿真平台,通过对具体战术背景下的无人机蜂群进行仿真与分析来选择最优策略,提出模式分析的方法。首先,以AirSim仿真平台为基... 当前关于无人机蜂群侦察搜索运用的研究缺乏可供参考的具体战术运用的模式分析方法。针对上述问题,基于AirSim仿真平台,通过对具体战术背景下的无人机蜂群进行仿真与分析来选择最优策略,提出模式分析的方法。首先,以AirSim仿真平台为基础设计无人机蜂群仿真模型和模拟环境;其次,提出用于模式分析的指标和计算方法;然后,结合战术背景设计基于长条策略的横队队形、基于螺旋策略的横队队形、基于长条策略的三角队形和基于长条策略的分组队形等4种运用模式;最后,通过仿真收集数据进行模式分析。仿真实验结果表明:无人机蜂群对明确区域进行侦察搜索时,采用基于长条策略的横队队形模式和基于长条策略的分组队形模式较合理。 展开更多
关键词 无人机蜂群 战术运用 airsim 侦察搜索 模式分析
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基于AirSim平台的无人机轨迹跟踪仿真 被引量:4
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作者 党陈晨 郑凯东 《信息技术与信息化》 2022年第10期91-94,共4页
针对传统四旋翼无人机轨迹跟踪控制器精确度不够高、模拟仿真结果验证过程不够准确逼真的问题,基于AirSim仿真平台,通过对四旋翼无人机跟踪圆形期望轨迹进行仿真与分析,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithrm,GA)、线性二次型调节... 针对传统四旋翼无人机轨迹跟踪控制器精确度不够高、模拟仿真结果验证过程不够准确逼真的问题,基于AirSim仿真平台,通过对四旋翼无人机跟踪圆形期望轨迹进行仿真与分析,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithrm,GA)、线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)和加速度补偿的轨迹跟踪优化策略。在使用加速度控制无人机飞圆形轨迹并使用LQR控制器对其轨迹跟踪的技术前提下,首先,计算出无人机的期望加速度并添加加速度补偿,可提高无人机做变加速运动的稳定性;然后,利用遗传算法优化线性二次型调节器的参数Q矩阵,可提高无人机轨迹跟踪控制器的精确度。仿真分析结果亦表明,优化调整后的LQR控制器使无人机轨迹跟踪控制结果与期望的圆形轨迹重合度更高,且在AirSim仿真平台的仿真结果直观可视,对四旋翼无人机的飞控算法方面的关键技术研究与验证具有一定重要意义。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 airsim仿真平台 线性二次型调节器 遗传算法 加速度补偿 轨迹跟踪
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改进几何控制四旋翼无人机集群轨迹跟踪
5
作者 李莉 李辉 张雪梅 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第3期232-241,共10页
针对单架无人机鲁棒性差、执行任务单一以及传统控制算法收敛速度慢、轨迹跟踪精度低等问题,提出一种改进几何控制的集群轨迹跟踪算法,对于研究四旋翼集群轨迹跟踪性能方面具有重要意义。所提算法基于一般几何控制器,由单架无人机控制... 针对单架无人机鲁棒性差、执行任务单一以及传统控制算法收敛速度慢、轨迹跟踪精度低等问题,提出一种改进几何控制的集群轨迹跟踪算法,对于研究四旋翼集群轨迹跟踪性能方面具有重要意义。所提算法基于一般几何控制器,由单架无人机控制改进设计无人机集群控制,采用“领导者-跟随者”拓扑结构及分布式集群控制策略,考虑通信时延等干扰因素,并通过AirSim/Matlab平台搭建仿真环境,验证了算法的有效性与优越性。根据仿真实验结果显示,所提算法在0.3 s通信时延下大曲率轨迹处的平均误差相对于一般几何控制器减少了33.077%,相对于LQR控制器减少了19.022%,能够更好地趋近目标轨迹,跟踪误差更小、收敛速度更快,波动幅度更小、编队稳定性能更强。 展开更多
关键词 几何控制 四旋翼 集群控制 轨迹跟踪 airsim
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面向无人机感知与决策能力测量的虚拟仿真平台构建方法 被引量:1
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作者 耿钰轩 王立宏 +4 位作者 王潇潇 汪思彤 卢奕南 伍铁如 马锐 《宇航计测技术》 2025年第2期83-90,共8页
随着无人机技术的发展,如何有效测量无人机的智能化水平成为重要问题。传统的实地测量方法成本高、效率低,且易受环境影响。因此,基于虚幻引擎和AirSim平台,提出了一种面向无人机感知与决策能力测量的虚拟仿真平台构建方法,通过虚拟环... 随着无人机技术的发展,如何有效测量无人机的智能化水平成为重要问题。传统的实地测量方法成本高、效率低,且易受环境影响。因此,基于虚幻引擎和AirSim平台,提出了一种面向无人机感知与决策能力测量的虚拟仿真平台构建方法,通过虚拟环境中的任务执行表现来评估无人机的感知与决策能力。该平台利用高精度场景和动态天气、交通等因素,模拟复杂环境下无人机的飞行任务,支持多种无人机感知与决策算法的测试和评估。与实地测量相比,测量成本和时间都得到大幅降低,且增强了灵活性。试验结果表明,该平台在交互性和仿真效果方面具有显著优势,能够为无人机算法的优化和发展提供有效支持,展现出广泛的应用前景和实用价值。 展开更多
关键词 无人驾驶飞行器 仿真 感知与决策 airsim 虚幻引擎 测量平台
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基于改进一致性算法的无人机编队队形保持控制器设计
7
作者 万茹 马梓元 +2 位作者 龚华军 王新华 张帅 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第10期3555-3566,共12页
针对传统一致性算法中存在的大增益收敛振荡以及当编队队形受到平动转动同时施加的问题进行了深入研究。在传统一致性编队算法基础上引入虚拟长机,定义新的范数来扩展原有的一致性算法,以解决线性一致性算法中大增益收敛振荡的问题。针... 针对传统一致性算法中存在的大增益收敛振荡以及当编队队形受到平动转动同时施加的问题进行了深入研究。在传统一致性编队算法基础上引入虚拟长机,定义新的范数来扩展原有的一致性算法,以解决线性一致性算法中大增益收敛振荡的问题。针对传统一致性编队过程中平动转动的施加导致队形无法保持的问题,引入最大距离作为参考控制器的反馈,修正参考输入轨迹,以确保编队队形的同时,实现平动转动过程中的良好跟踪队形。结合开源飞控Ardupilot和开源仿真平台Airsim进行了联合半物理仿真,进一步验证了改进算法的可行性。研究结果表明:所提算法在解决传统一致性协议中存在的问题方面具有显著的改进,并在实际应用中具有较好的可行性。 展开更多
关键词 一致性算法 无人机编队 分布式编队 队形保持 airsim仿真
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面向城市空中交通的无人机视觉定位技术 被引量:2
8
作者 屈若锟 王致远 +2 位作者 刘晔璐 李诚龙 江波 《航空学报》 北大核心 2025年第11期379-394,共16页
针对无人机在城市空中交通(UAM)环境中面临的卫星定位不稳定和信号干扰问题,以及现有额外定位系统对机载算力需求较大的挑战,提出了一种轻量化的无人机视觉定位系统。通过开发融合状态空间模块的图像特征提取框架,显著提高了预测精度,... 针对无人机在城市空中交通(UAM)环境中面临的卫星定位不稳定和信号干扰问题,以及现有额外定位系统对机载算力需求较大的挑战,提出了一种轻量化的无人机视觉定位系统。通过开发融合状态空间模块的图像特征提取框架,显著提高了预测精度,实现了基于高斯金字塔的三元组自监督训练方法,增强了算法的鲁棒性。通过引入基于滑动窗口和相似度矩阵的特征匹配策略,优化了特征匹配过程并显著提高了推理速度。通过在Airsim仿真平台及真实UAM飞行场景中的实验验证,证明了该算法在复杂环境中能够提供精准的额外定位数据。在多组消融实验和性能测试中,验证了算法的先进性与实时性,有效降低了算力需求。结果表明,该系统在提高无人机定位精度的同时,可以为城市空中交通环境下的无人机定位提供可行的视觉解决方案。 展开更多
关键词 低空经济 无人机 视觉定位 状态空间模块 自监督训练 airsim 特征匹配
原文传递
深度强化学习在无人机编队路径规划中的应用 被引量:2
9
作者 周从航 李建兴 +2 位作者 石宇静 林致睿 林航航 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第10期27-33,共7页
基于深度强化学习(DRL)对无人机编队路径规划问题进行研究。针对强化学习算法模型在编队控制问题中存在收敛速度慢、奖励稀疏等不足,将人工势场法引入深度强化学习,建立了无人机编队路径规划网络训练框架。同时,根据编队控制目标设计了... 基于深度强化学习(DRL)对无人机编队路径规划问题进行研究。针对强化学习算法模型在编队控制问题中存在收敛速度慢、奖励稀疏等不足,将人工势场法引入深度强化学习,建立了无人机编队路径规划网络训练框架。同时,根据编队控制目标设计了编队切换奖励函数进行训练。基于AirSim和UE4仿真器,搭建了无人机强化学习编队路径规划仿真训练环境,实现在威胁区域环境中的无人机编队路径规划控制。通过对比实验验证了本文算法在编队稳定性以及碰撞率等方面相较于基线算法具有更优越的性能以及更快的收敛速度。 展开更多
关键词 多无人机 深度强化学习 编队控制 路径规划 airsim
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自适应神经网络控制在车辆自主驾驶中的应用
10
作者 周铮 《时代汽车》 2024年第12期40-42,共3页
随着人工智能和深度学习的快速发展,确保在复杂的现实环境中无缝、安全地导航是目前自动驾驶面临的主要问题。面对多变的交通环境,这是将复杂的数学公式转化为精确的物理步骤。文章的目标是通过在真实模拟中开发和测试复杂的控制系统和... 随着人工智能和深度学习的快速发展,确保在复杂的现实环境中无缝、安全地导航是目前自动驾驶面临的主要问题。面对多变的交通环境,这是将复杂的数学公式转化为精确的物理步骤。文章的目标是通过在真实模拟中开发和测试复杂的控制系统和深度学习技术,提高自动驾驶汽车在各种驾驶场景下的安全性和有效性。这项研究涉及AirSim模拟器的使用,用于训练神经网络独立驾驶汽车。该研究首先使用AirSim利用虚幻引擎中可用的环境,并利用神经网络操纵汽车训练它。第二部分在此基础上研究了数据源选择对神经网络性能的影响。比例-积分-微分(PID)控制器和模型预测控制(MPC)用于收集数据并在其上训练设计的模型。该报告还探讨了遇到的困难,例如模型选择和作为性能指标的均方误差的限制,为未来在真实世界应用和更复杂的控制场景中的研究奠定了基础。本研究中将使用MPC和PID控制器收集数据的结果,然后将经过训练的模型应用于该数据集。通过验证数据集的图像输出输出,以测试该模型在自动驾驶测试中的泛化能力。 展开更多
关键词 airsim 深度学习 神经网络 PID MPC
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基于机器视觉的机器人避障算法研究
11
作者 蓝仁稳 《自动化应用》 2024年第13期32-34,共3页
为了解决机器人在自主导航中避障能力有限的问题,采用YOLOv5s目标检测模型来实现障碍物视觉感知。随后,将视觉感知算法获取的障碍物二维坐标和深度相机的深度值结合,形成实时导航信息。在避障方面,提出了自适应修正导航矢量场算法,以实... 为了解决机器人在自主导航中避障能力有限的问题,采用YOLOv5s目标检测模型来实现障碍物视觉感知。随后,将视觉感知算法获取的障碍物二维坐标和深度相机的深度值结合,形成实时导航信息。在避障方面,提出了自适应修正导航矢量场算法,以实现自主导航功能。通过在基于AirSim的仿真平台上的验证,结果显示避障成功率可达94%,表明该算法能够增强机器人的感知能力并提高其避碰性能。 展开更多
关键词 机器视觉 避障 airsim YOLOv5s 自适应修正导航矢量场
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面向自主导航的无人机仿真实验平台构建 被引量:4
12
作者 张佳 李玥婷 陈文颉 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2023年第1期71-76,共6页
为了减小无人机执行自主导航任务过程中受到的各种干扰因素影响,增加稳定性,降低试飞风险并节省成本,该文面向建筑空间环境下无人机的自主导航任务需求,对无人机和传感器模型进行了分析,构建了建筑空间环境飞行场景库,并搭建了分布式仿... 为了减小无人机执行自主导航任务过程中受到的各种干扰因素影响,增加稳定性,降低试飞风险并节省成本,该文面向建筑空间环境下无人机的自主导航任务需求,对无人机和传感器模型进行了分析,构建了建筑空间环境飞行场景库,并搭建了分布式仿真平台以保证无人机在模拟环境下高效地完成相关算法的验证与评估。 展开更多
关键词 无人机 仿真实验平台 建筑空间 自主导航 airsim
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基于UE的水下机器人动态仿真平台设计与实现 被引量:3
13
作者 王昆仑 汪明 +3 位作者 杜晓彬 赵千川 郑学汉 高鹤 《计算机测量与控制》 2023年第12期231-236,共6页
水下机器人在设计和研制时需要经过大量的测试,利用测试数据从而完善设计和研制;然而在江河湖海等水域中的测试,尤其是极端环境下的水域测试,成本高、周期长、危险性大,这给水下机器人研制带来了挑战,仿真成为应对这一挑战的可行途径;... 水下机器人在设计和研制时需要经过大量的测试,利用测试数据从而完善设计和研制;然而在江河湖海等水域中的测试,尤其是极端环境下的水域测试,成本高、周期长、危险性大,这给水下机器人研制带来了挑战,仿真成为应对这一挑战的可行途径;目前多数的仿真平台对于仿真环境的设计较为简单,缺乏在保证模拟真实性的条件下构建大型复杂场景的能力。为了解决仿真平台环境建模能力的不足,提高仿真效果的可视化程度,文章采用虚幻引擎(UE)、AirSim和分布式仿真算法平台(DASP)相结合的方案,设计并实现了一种应用于水下机器人的动态交互仿真平台,利用该平台对仿生机器鱼轨迹跟踪进行了LQR控制测试;仿真结果表明该仿真平台在交互性、真实性、可视化和仿真效果等方面表现出较强的优势。 展开更多
关键词 水下机器人 仿真平台 虚幻引擎 airsim DASP
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面向强化学习决策的自动驾驶仿真平台 被引量:1
14
作者 刘向东 王晓光 邹密 《科学技术创新》 2022年第35期95-99,共5页
为了研究不同强化学习算法对自动驾驶决策过程的影响,文章基于UE5和Airsim设计了自动驾驶仿真平台。在服务器端对城市环境进行了高仿真的模拟,开放了天气系统、对行人和车辆的交通系统实现了可定制的模拟,并设计了多个面向强化学习测试... 为了研究不同强化学习算法对自动驾驶决策过程的影响,文章基于UE5和Airsim设计了自动驾驶仿真平台。在服务器端对城市环境进行了高仿真的模拟,开放了天气系统、对行人和车辆的交通系统实现了可定制的模拟,并设计了多个面向强化学习测试的情景模块,覆盖了路径规划、避障、跟随等常见决策目标。在客户端用python实现了通信的接口,标准化了任务目标、状态和动作空间,简化了训练流程。仿真平台为自动驾驶算法的训练和验证,提供了一种既有通用性,又低复杂度的实现方案。 展开更多
关键词 强化学习 自动驾驶 虚拟仿真 UE5 airsim MassAI
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基于虚拟校园的自动驾驶仿真测试平台设计与实现 被引量:1
15
作者 杨心悦 刘向东 +3 位作者 郭宏宇 张缘 张志伟 李程昊 《电脑知识与技术》 2022年第30期23-26,32,共5页
针对自动驾驶中实车道路测试成本高、场景局限性大等问题,围绕校园特殊场景下自动驾驶训练的需求,提出并实现了一种基于校园环境的自动驾驶虚拟仿真测试平台设计方案。采用基于无人机倾斜摄影的三维重建技术搭建出校园建筑物模型;基于... 针对自动驾驶中实车道路测试成本高、场景局限性大等问题,围绕校园特殊场景下自动驾驶训练的需求,提出并实现了一种基于校园环境的自动驾驶虚拟仿真测试平台设计方案。采用基于无人机倾斜摄影的三维重建技术搭建出校园建筑物模型;基于虚幻引擎进行平台场景搭建;基于像素流送技术开发了轻量级Web客户端;基于AirSim开发了机器学习训练接口。设计了两项模拟实验,经过测试,系统能够平稳运行,实现了直观、方便地进行自动驾驶仿真测试的目的,具有较强的实践价值。 展开更多
关键词 自动驾驶 虚拟仿真 虚幻引擎 airsim 像素流送
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Camera Independent Motion Deblurring in Videos Using Machine Learning
16
作者 Tyler Welander Ronald Marsh Bryce Gruber 《Journal of Intelligent Learning Systems and Applications》 2023年第4期89-107,共19页
In this paper, we will be looking at our efforts to find a novel solution for motion deblurring in videos. In addition, our solution has the requirement of being camera-independent. This means that the solution is ful... In this paper, we will be looking at our efforts to find a novel solution for motion deblurring in videos. In addition, our solution has the requirement of being camera-independent. This means that the solution is fully implemented in software and is not aware of any of the characteristics of the camera. We found a solution by implementing a Convolutional Neural Network-Long Short Term Memory (CNN-LSTM) hybrid model. Our CNN-LSTM is able to deblur video without any knowledge of the camera hardware. This allows it to be implemented on any system that allows the camera to be swapped out with any camera model with any physical characteristics. 展开更多
关键词 Motion Blur VIDEO Convolutional Neural Network Long Short-Term Memory airsim OPENCV
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