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基于改进人工势场算法的多旋翼无人机动态避障策略研究 被引量:1
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作者 姜超 赵金星 +1 位作者 王寒 游澳辉 《智能计算机与应用》 2025年第8期149-155,共7页
智能多旋翼无人机在自主飞行时,要求其具备障碍物感知及规避的能力,尤其是对动态障碍物的规避。动态障碍物的运行轨迹和速度飘忽不定,对其监测和规避要比静态障碍物困难得多。针对这个问题,本文主要研究多旋翼无人机对动态障碍物的监测... 智能多旋翼无人机在自主飞行时,要求其具备障碍物感知及规避的能力,尤其是对动态障碍物的规避。动态障碍物的运行轨迹和速度飘忽不定,对其监测和规避要比静态障碍物困难得多。针对这个问题,本文主要研究多旋翼无人机对动态障碍物的监测以及规避算法。首先,利用目标检测算法实时地识别障碍物在图像中的像素位置;然后,结合立体匹配算法和双目相机图像估计障碍物的深度信息,从而得到障碍物的三维坐标;最后,基于改进人工势场算法执行动态规避动作。基于ROS和Gazebo框架搭建了多旋翼无人机自主飞行仿真环境,验证了提出的动态避障策略的有效性。 展开更多
关键词 多旋翼无人机 改进人工势场 目标检测和定位 动态避障策略 软件在环仿真
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ICAROUS框架下多旋翼无人机应急自主着陆轨迹优化
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作者 廖亿福 汤新民 +2 位作者 顾俊伟 鲁其兴 汤盛家 《交通运输工程与信息学报》 2025年第3期115-129,共15页
【背景】随着低空飞行活动的日益增多以及无人机系统故障率的居高不下,无人机系统具备高可靠性的应急着陆能力显得尤为重要。【目标】在复杂城市空域中,针对突发状况下多旋翼无人机的自主应急着陆安全性问题,提出一种在ICAROUS框架下面... 【背景】随着低空飞行活动的日益增多以及无人机系统故障率的居高不下,无人机系统具备高可靠性的应急着陆能力显得尤为重要。【目标】在复杂城市空域中,针对突发状况下多旋翼无人机的自主应急着陆安全性问题,提出一种在ICAROUS框架下面向应急决策的分层轨迹优化方法,旨在实现多旋翼无人机在应急情形下的高效自主安全着陆。【方法】该方法采用了高层路径规划与低层速度剖面相融合的优化模型。高层模块采用A*算法结合爬升代价以及飞行风险评估构建初始应急规划路径,并通过贝塞尔曲线进行平滑重构;低层优化环节引入马尔可夫决策过程(MDP)模型,构建路径段和速度的状态空间,以加速度为动作,设置合适的奖励函数和状态转移概率,采用值迭代算法求解最优速度剖面。【结论】仿真结果表明:相比于ICAROUS中的路径规划算法,提出的应急规划算法能在多个候选着陆点中权衡距离、风险与爬升代价,在风险维度上减小了28.8%,实现了风险可控的最优着陆点选择与路径生成;相比于SQP和PSO,本文提出方法所生成的速度剖面具有更佳的平滑性和能耗效率,并且飞行时间分别降低了10.7%与26.8%,平均速度波动均减少超过60%,有效提升了飞行安全性与能耗控制能力。【应用】该方法适用于多种城市低空飞行场景下的无人机应急规划,有效支持无人机在应急情形下的合理决策,可为城市空中交通管理系统中的飞行安全保障提供技术支撑。 展开更多
关键词 航空运输 轨迹优化 马尔可夫决策过程 多旋翼无人机 应急着陆 A~*算法
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适用于多旋翼无人机的单光载荷三轴云台设计
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作者 刘泽 于钊峰 +3 位作者 杨淞旭 梅可宇 申鹏 曹会琼 《郑州航空工业管理学院学报》 2025年第2期28-36,共9页
多旋翼无人机的飞速发展对稳定云台设备提出了更高的性能要求,使云台不断朝轻量化、小型化、模块化方向发展,但传统云台往往存在重量较重、减振性能不佳等问题,针对此问题设计一款单光学载荷三轴云台。首先介绍了云台的工作原理,其次对... 多旋翼无人机的飞速发展对稳定云台设备提出了更高的性能要求,使云台不断朝轻量化、小型化、模块化方向发展,但传统云台往往存在重量较重、减振性能不佳等问题,针对此问题设计一款单光学载荷三轴云台。首先介绍了云台的工作原理,其次对云台结构材料选型、各轴系结构设计和装配进行说明,最后利用ANSYS Workbench软件对云台结构进行了静力学校核和模态分析。研究结果表明:该云台结构稳定,满足强度和刚度使用要求,减振装置起到了良好的降频效果,降低了与多旋翼无人机激振频率产生共振的风险。 展开更多
关键词 多旋翼无人机 三轴云台 有限元分析 结构设计
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基于分层运动分解的飞行机械臂视觉伺服控制 被引量:1
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作者 张兆鹏 何慰 +2 位作者 梁潇 韩建达 方勇纯 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期808-816,共9页
飞行机械臂系统具有主动作业能力,通过搭载视觉传感器感知周围环境,系统的自主能力将进一步提高.然而,考虑到无人机的欠驱动和整个系统的非线性特性,飞行机械臂系统的视觉伺服控制仍然是一项具有挑战性的工作.本文在充分考虑机械臂对无... 飞行机械臂系统具有主动作业能力,通过搭载视觉传感器感知周围环境,系统的自主能力将进一步提高.然而,考虑到无人机的欠驱动和整个系统的非线性特性,飞行机械臂系统的视觉伺服控制仍然是一项具有挑战性的工作.本文在充分考虑机械臂对无人机的力/力矩作用后,提出了一种基于分层运动分解的飞行机械臂视觉伺服控制方案.首先,对飞行机械臂系统的运动学和动力学模型进行分析.然后,根据所得的相机运动学模型,通过基于图像的视觉伺服控制获得相机的期望速度,进而制定无人机和机械臂的速度分配策略.在考虑机械臂运动时对无人机产生的力/力矩影响,设计了底层的飞行控制器.最后,在与现有方法的仿真对比中可以看出,所提方法具有良好的控制性能,对图像特征点位置的不确定性及图像噪声也表现了较好的鲁棒性. 展开更多
关键词 多旋翼无人机 飞行机械臂 视觉伺服控制
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基于传感器攻击的领导跟随多旋翼蜂群驱离方法
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作者 许兆胜 王乐 +3 位作者 刘柟池 赵良玉 席建祥 林浩申 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第6期104-111,共8页
从攻击者角度研究领导跟随多旋翼蜂群的驱离反制问题,结合领导者无人机根节点属性,提出一种针对领导者无人机的传感器攻击方法,利用蜂群分布式网络交互特点,有序稳定地驱离蜂群至攻击者期望的路径。首先结合无人机动态特性构建传感器攻... 从攻击者角度研究领导跟随多旋翼蜂群的驱离反制问题,结合领导者无人机根节点属性,提出一种针对领导者无人机的传感器攻击方法,利用蜂群分布式网络交互特点,有序稳定地驱离蜂群至攻击者期望的路径。首先结合无人机动态特性构建传感器攻击模型,将攻击信号引入蜂群编队跟踪控制过程;其次考虑蜂群通信拓扑切换,采用状态空间分解方法将攻击信号分解到编队跟踪参考子系统和编队跟踪误差子系统,给出了传感器攻击下实现蜂群驱离反制的充分条件,并通过两步非奇异变换简化分析判据;最后通过数值仿真验证本文所提驱离条件的合理性。 展开更多
关键词 传感器攻击 领导跟随 蜂群反制 多旋翼蜂群 分布式网络
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多旋翼无人机航磁在中国云南省金平地区找矿中的应用 被引量:3
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作者 柳建新 刘慧鹏 +3 位作者 刘嵘 薛建强 李粤华 王芳 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1550-1558,共9页
为了对中国云南省金平县地区隐伏磁铁矿体进行探测,使用多旋翼无人机对7.8 km^(2)的目标区域进行航磁测量,克服了该地区高海拔、地形崎岖、植被茂密等带来的地面勘查困难。通过现场试验对观测噪声来源与噪声水平进行研究。然后,将质子... 为了对中国云南省金平县地区隐伏磁铁矿体进行探测,使用多旋翼无人机对7.8 km^(2)的目标区域进行航磁测量,克服了该地区高海拔、地形崎岖、植被茂密等带来的地面勘查困难。通过现场试验对观测噪声来源与噪声水平进行研究。然后,将质子磁力仪置于距离多旋翼无人机下方3 m处位置以减小静态噪声。提出非线性滤波与逆距离加权插值算法以抑制由强风导致的动态噪声。结果表明,这些方法能减缓无人机旋翼和强风的干扰,经过处理的实测航磁数据与已知地层的水平分布吻合良好。根据航磁测量结果,在布置的4口钻井中都勘测到了隐伏的钛磁铁矿,证明旋翼无人机航磁测量找矿的有效性。 展开更多
关键词 航空磁测 多旋翼无人机 噪声抑制 隐伏钛磁铁矿
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多旋翼无人机载SAR的视线运动误差修正与补偿 被引量:6
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作者 李悦丽 李泽森 +2 位作者 王建 刘可 周智敏 《雷达学报(中英文)》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1061-1080,共20页
多旋翼无人机体积小、重量轻、成本低,但由于飞行航迹极不稳定,成像信号处理难度很大。基于惯导数据实时调整脉冲重复频率(PRF)可预先补偿航向位移误差,但是,其残余误差在高波段合成孔径雷达(SAR)斜视成像时不能忽略。为此,利用位移实... 多旋翼无人机体积小、重量轻、成本低,但由于飞行航迹极不稳定,成像信号处理难度很大。基于惯导数据实时调整脉冲重复频率(PRF)可预先补偿航向位移误差,但是,其残余误差在高波段合成孔径雷达(SAR)斜视成像时不能忽略。为此,利用位移实测值与理想值间的差异提取残余航向位移误差,修正了斜视成像几何下的视线运动误差,改进了传统的1阶、2阶视线误差补偿因子,并基于成对回波理论分析了旋翼无人机正弦位移误差的幅度和频率容限。仿真和实测数据验证了所提方法在大斜视成像时可减小视线运动误差约一个数量级,显著提高多旋翼无人机载SAR成像的性能。 展开更多
关键词 合成孔径雷达 运动补偿 航向位移误差 视线运动误差 多旋翼无人机
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筒式发射折叠微型多旋翼无人机设计 被引量:2
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作者 游安华 宋乐恒 +2 位作者 肖航 张嘉骏 张旺 《机械制造与自动化》 2023年第3期215-217,231,共4页
为了解决多旋翼在狭小筒内存放和发射飞行,借鉴炮射无人机原理进行优化和改造。通过机构及电路设计解决无人机的折叠机构和收纳装置,在质量增加不多的情况下,实现折叠和收纳无人机,并可以快捷释放,具有快速布署能力。实验验证了微型多... 为了解决多旋翼在狭小筒内存放和发射飞行,借鉴炮射无人机原理进行优化和改造。通过机构及电路设计解决无人机的折叠机构和收纳装置,在质量增加不多的情况下,实现折叠和收纳无人机,并可以快捷释放,具有快速布署能力。实验验证了微型多旋翼无人机桶内折叠及展开FPV飞行,载荷的模块化设计变化及投送,同时进行多机的结构设计,对协同、集群飞行和低载荷、高机动的军事无人机具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 多旋翼无人机 筒式发射 折叠 结构设计
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电力架线多旋翼无人机系统设计
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作者 乔平 郁舒雁 林宇龙 《电工技术》 2023年第23期126-129,共4页
对现阶段电力架线展放初级导引绳的方法和工具进行介绍,提出利用多旋翼无人机作为展放导引绳的设备。结合电力架线的实际场景与作业方式,提出系统集成与设计指标。从负载及动力系统、参数辨识等方面进行建模计算,利用悬链线方程计算导... 对现阶段电力架线展放初级导引绳的方法和工具进行介绍,提出利用多旋翼无人机作为展放导引绳的设备。结合电力架线的实际场景与作业方式,提出系统集成与设计指标。从负载及动力系统、参数辨识等方面进行建模计算,利用悬链线方程计算导引绳负载,进行螺旋桨拉力与电池容量计算。借助动力系统参数辨识进行仿真计算,结果表明系统设计满足设计指标需求。最后建立了相应的系统设计流程、自动化参数辨识和计算软件,方便了系统设计,提高了工作效率。 展开更多
关键词 电力架线 多旋翼无人机 系统设计 机械化施工
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Developing Dijik-Primbert Algorithm for Finding Unpredictable Paths over Time-Varying Networks
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作者 P. Sushmitha R. Kanthavel 《Circuits and Systems》 2016年第11期3541-3555,共16页
Cooperation among multiple unmanned vehicles is an intensely challenging topic from a theoretical and practical standpoint, with far reaching indications in scientific and commercial mission scenarios. The difficulty ... Cooperation among multiple unmanned vehicles is an intensely challenging topic from a theoretical and practical standpoint, with far reaching indications in scientific and commercial mission scenarios. The difficulty of time coordination for a rapid of multirotor UAVs includes predefined spatial paths according to mission necessities. With the solution proposed, cooperative control is accomplished in the presence of time-varying communication networks, as well as stringent temporal constraints, such as concurrent arrival at the desired final locations. The proposed explanation solves the time-coordination problem under the acceptance that the trajectory-genera- tion and the path-following algorithms meeting convinced cohesion conditions are given. Communication is processed in unpredictable paths by the use of path following and directed communication graph. Dijik-Primbert algorithm for finding the shortest collision free paths is used to avoid and detect collision/congestion in unpredictable paths. Without collision detection, it doesn’t seem agreeable to have collision avoidance because there wouldn’t be everything to avoid. Dijikloyd algorithm is used for finding shortest paths in a weighted directed graph with positive and negative edges. Primloyd algorithm is used for finding shortest paths in a weighted undirected graph for conquering the complexity in matrix coding. In case of conges-  tion or collision then the whole network is learned about it to all the communica- tors. Hence, communication is taken place in an unpredictable path in a secured manner. 展开更多
关键词 multirotor Spacecraft Formation Flying uav Control Collision Avoidance
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