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Attitude estimation method based on extended Kalman filter algorithm with 22 dimensional state vector for low-cost agricultural UAV

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High Technology Letters 2020年第2期26卷 125-135页

作者： wu helong Pei Xinbiao Li Jihui Gao Huibin Bai Yue Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and PhysicsChinese Academy of SciencesChangchun 130033P.R.China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049P.R.China

To overcome the shortcomings of traditional artificial spraying pesticides and make more efficient prevention of diseases and pests,a coaxial sixteen-rotor unmanned aerial vehicle(UAV)with pesticide spraying system is *** coaxial sixteen-rotor UAV’s basic structure and attitude estimation method are *** whole system weights 25 kg,cruising speed can reach 15 m/s,and the flight time is more than 20 *** the UAV takes large load,the traditional extended Kalman filter(EKF)attitude estimation method can not meet the work requirements under the condition of strong vibration,the attitude measure accuracy is poor and the attitude angle divergence is easily *** an attitude estimation method based on EKF algorithm with 22 dimensional state vector is proposed which can solve these *** UAV system consists of STM32F429 as controller,integrating following measure sensors:accelerometer and gyroscope MPU6000,magnetometer LSM303D,GPS NEO-M8N and *** attitude unit quaternion,velocity,position,earth magnetic field,biases error of gyroscope,accelerometer and magnetometer are introduced as the inertial navigation systems(INS)state vector,while magnetometer,global positioning system(GPS)and barometer are introduced as observation vector,thus making the estimate of the navigation information more *** control strategy of coaxial sixteen-rotor UAV is based on the control method of combining active disturbance rejection control(ADRC)and proportion integral derivative(PID)*** flight data are used to verify the algorithm,and the static experiment shows that the precision of roll angle and pitch angle of the algorithm are±0.1°,the precision of yaw angle is±0.2°.The attitude angle output of MTi sensor is used as *** dynamic experiment shows that the accuracy of attitude estimated by EKF algorithm is quite similar to that of MTi’s output,moreover,the algorithm has good real-time performance which meets the need of hi

关键词： coaxial sixteen-rotor unmanned aerial vehicle(UAV) extended Kalman filter(EKF) quaternion low-cost

侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换域分区增强方法

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兵工学报 2021年第7期42卷 1463-1470页

作者：武鹤龙邱政张维全 91388部队广东湛江524002

成像机理的限制以及海洋中存在的丰富噪声源,导致侧扫声纳图像出现噪声污染严重、目标和背景区域灰度值对比度低以及边缘呈现强度较弱等情况。针对上述问题,提出一种侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换(NSCT)域分区增强方法。对于声纳图像... 详细信息

成像机理的限制以及海洋中存在的丰富噪声源,导致侧扫声纳图像出现噪声污染严重、目标和背景区域灰度值对比度低以及边缘呈现强度较弱等情况。针对上述问题,提出一种侧扫声纳图像非下采样轮廓波变换(NSCT)域分区增强方法。对于声纳图像低频部分,使用非线性函数增强方法,提升低频图像对比度;对于声纳图像高频部分,通过分析声纳高频图像在NSCT域上同一尺度不同方向子带系数最大值与最小值差值的分布规律,进行噪声和纹理边缘的划分以及对应的处理。将所提方法与小波硬阈值增强方法、小波Shrinkage自适应阈值增强方法做实验对比,结果表明,该方法不仅可以较好地消除噪声,而且可以抑制琐碎纹理、提升弱边缘,侧扫声纳图像增强效果更加突出。

关键词：侧扫声纳非下采样轮廓波变换系数差值分区增强

搭载光谱遥感载荷的多旋翼无人机控制系统设计与试验

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红外与激光工程 2019年第1期48卷 207-216页

作者：裴信彪吴和龙马萍严永峰郝鹏白越中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 吉林省农业科学院水稻研究所吉林公主岭136100 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心河北保定071002

旋翼无人机作为低成本的新型遥感平台逐渐受到研究者与应用者的重视,旋翼无人机搭载商用遥感,具有地面分辨率高、响应迅速、使用维护方便等优点,很好地弥补了传统遥感的缺陷,在实际使用中抗干扰能力成为旋翼机遥感系统的重要性能指标。... 详细信息

旋翼无人机作为低成本的新型遥感平台逐渐受到研究者与应用者的重视,旋翼无人机搭载商用遥感,具有地面分辨率高、响应迅速、使用维护方便等优点,很好地弥补了传统遥感的缺陷,在实际使用中抗干扰能力成为旋翼机遥感系统的重要性能指标。为了弥补常规多旋翼无人机航向控制力矩不足,首先设计了六轴十二旋翼无人机结构并建立了其动力学模型,然后针对农业遥感平台抗扰动能力的要求,设计了专用的带有微分跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律的自抗扰控制算法。其次通过仿真验证了控制器的稳定性与有效性,通过实际风扰试验测试了该控制算法在11.2 m/s的短时风扰影响下仍保持良好的轨迹跟踪特性。最后在六轴十二旋翼无人机搭载自主研发的商品化微型高光谱仪MNS2001和两轴稳定云台,在特定区域水稻上空定点进行光谱遥感测量,在300～900 nm光谱范围内,悬停区域上空多次测量的相对误差不超过5%,试验表明该旋翼机遥感平台具有良好的稳定性和可靠性,可以进一步应用于农业遥感领域并辅助生产管理。

关键词：十二旋翼无人机自抗扰控制算法光谱遥感稳定性

浓淡出毫端,无极生太极——浅析青花分水花鸟画

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景德镇陶瓷 2024年第4期52卷 149-151页

作者：吴和龙不详

自古以来,青花瓷就以其清新典雅的艺术风格和丰富多彩、意蕴深刻的装饰纹样广为人民大众喜爱。青花分水则是绘制青花瓷的一种高妙、历史悠久的传统技法,讲究浓淡适宜和意境营造。青花分水花鸟画神形并具,含有中国传统水墨画的神韵,具有... 详细信息

自古以来,青花瓷就以其清新典雅的艺术风格和丰富多彩、意蕴深刻的装饰纹样广为人民大众喜爱。青花分水则是绘制青花瓷的一种高妙、历史悠久的传统技法,讲究浓淡适宜和意境营造。青花分水花鸟画神形并具,含有中国传统水墨画的神韵,具有极高的艺术审美价值。

关键词：青花瓷分水技法青花分水花鸟画

基于CPF-EKF算法的大载荷植保无人机姿态解算方法

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农业机械学报 2018年第6期49卷 24-31,77页

作者：吴和龙白越裴信彪马萍彭程高慧斌中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039

为了解决传统人工喷洒农药的不足,更高效地进行病虫害的防治,设计了基于八轴十六旋翼无人机的农药喷洒系统,实现了农药的机载喷洒功能。使用共轴双桨和旋翼模块的倾斜配置,对八轴多旋翼无人机进行结构改进,提高了系统的安全性与可靠性... 详细信息

为了解决传统人工喷洒农药的不足,更高效地进行病虫害的防治,设计了基于八轴十六旋翼无人机的农药喷洒系统,实现了农药的机载喷洒功能。使用共轴双桨和旋翼模块的倾斜配置,对八轴多旋翼无人机进行结构改进,提高了系统的安全性与可靠性。整个系统满载10 kg,喷洒飞行速度可到达5 m/s,飞行时间超过10 min。针对传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)姿态解算方法无法满足大载荷无人机强振动条件下的工作要求,导致姿态角解算精度不高,并且容易导致姿态角发散的问题,提出了基于20维状态量的CPF-EKF算法,额外引入了陀螺仪、加速度计和磁力计偏置误差作为状态量,使三轴姿态角的最优估计值更加准确,并且引入互补滤波(Complement filter,CPF)检测模块,当检测到EKF有发散趋势时,对EKF进行复位,从而简单高效地避免了EKF发散。采用实际飞行数据对算法进行验证,静态试验表明,该算法滚转角和俯仰角精度为±0.05°,偏航角精度为±0.2°。动态试验中以MTi传感器输出为参考,CPF-EKF在姿态解算过程中出现复位,三轴姿态角准确跟踪并未发散,并且动态精度与MTi相当,滚转角、俯仰角精度为±0.1°,偏航角精度为±0.5°,并且算法具有良好的实时性,证明了该算法的有效性。

关键词：八轴十六旋翼无人机农药喷洒系统扩展卡尔曼滤波互补滤波

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玫瑰红颜酒失光形成机理及解决方案的研究

中国酿造 2010年第4期29卷 150-154页

作者：彭涛路宏科吴河龙甘肃省轻工业科学研究所甘肃兰州730000

玫瑰红颜酒属于电解质平衡状态饮料酒,在其加工、储藏过程中,经常出现酒体失光,有时还会产生大量沉淀,它虽不影响酒体的品质,但会严重影响产品外观,使消费者产生厌烦情绪。研究通过借鉴葡萄酒沉淀产生的机理,对玫瑰红颜酒的沉淀形成原... 详细信息

玫瑰红颜酒属于电解质平衡状态饮料酒,在其加工、储藏过程中,经常出现酒体失光,有时还会产生大量沉淀,它虽不影响酒体的品质,但会严重影响产品外观,使消费者产生厌烦情绪。研究通过借鉴葡萄酒沉淀产生的机理,对玫瑰红颜酒的沉淀形成原因及解决方案进行了探讨,分析玫瑰红颜酒失光与沉淀形成机理,有针对性地预防产品沉淀的生成,对延长酒体稳定期具有积极的作用。

关键词：玫瑰红颜酒失光沉淀蛋白质破败膨润土

NSCT域系数统计分析在SAR图像抑噪上的应用

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舰船电子工程 2021年第4期41卷 99-102页

作者：武鹤龙邱政 91388部队湛江524002

相较于斑点噪声,SAR图像目标区域具有明显的方向性,目标和噪声在非下采样轮廓波变换(NSCT)分解同一尺度不同的方向子带上,系数特征存在明显的差别。该文通过对图像NSCT分解后尺度内不同方向子带系数的分析,提出一种根据NSCT分解子带系... 详细信息

相较于斑点噪声,SAR图像目标区域具有明显的方向性,目标和噪声在非下采样轮廓波变换(NSCT)分解同一尺度不同的方向子带上,系数特征存在明显的差别。该文通过对图像NSCT分解后尺度内不同方向子带系数的分析,提出一种根据NSCT分解子带系数的统计特性进行抑噪的方法。研究图像像素点在NSCT域同一尺度各个方向分解系数最大值和最小值差值的分布规律,结合NSCT分解的稀疏性进行图像抑噪。与几种传统抑噪方法进行对比,表明该方法不仅能够有效地抑制SAR图像斑点噪声,而且在保持图像纹理方面具有明显的优势。

关键词：非下采样轮廓波变换系数统计特性抑噪

鱼雷双维尺度声靶回波信号的方位走向识别方法

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舰船电子工程 2016年第2期36卷 139-142页

作者：武鹤龙潘明 91388部队93分队湛江524022

论文在鱼雷双维尺度声靶模型基础上,基于Matlab语言和鱼雷接收声基阵,对接收的双维尺度声靶回波信号进行仿真分析,用方位走向方法在回波信号里提取出靶标的方位走向信息,得出回波信号水平方位走向和垂直方位走向的态势图,推导出方位走... 详细信息

论文在鱼雷双维尺度声靶模型基础上,基于Matlab语言和鱼雷接收声基阵,对接收的双维尺度声靶回波信号进行仿真分析,用方位走向方法在回波信号里提取出靶标的方位走向信息,得出回波信号水平方位走向和垂直方位走向的态势图,推导出方位走向方法能够有效的对尺度目标的尺度信息进行分析和识别,双维尺度靶标能够更加逼真的模拟潜艇目标的双维尺度特性,为鱼雷尺度识别的的后续研究提供可靠有力的参考和依据。

关键词：鱼雷双维尺度声靶方位走向

曲波变换结合Sobel算子的SAR图像边缘检测方法

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舰船电子工程 2021年第5期41卷 101-103,142页

作者：武鹤龙邱政 91388部队湛江524022

合成孔径雷达的成像机理造成SAR图像相干斑噪声严重以及琐碎的纹理较多等情况,导致常规的梯度边缘检测算子效果欠佳,产生虚假边缘。论文提出在使用Sobel算子检测边缘之前进行基于曲波变换的SAR图像噪声抑制方法,降低了斑点噪声对边缘提... 详细信息

合成孔径雷达的成像机理造成SAR图像相干斑噪声严重以及琐碎的纹理较多等情况,导致常规的梯度边缘检测算子效果欠佳,产生虚假边缘。论文提出在使用Sobel算子检测边缘之前进行基于曲波变换的SAR图像噪声抑制方法,降低了斑点噪声对边缘提取的影响,提取的边缘准确细致。将论文方法与经过小波硬阈值去噪的Sobel算子以及基于中值滤波后的Sobel算子做比较,实验证明论文方法在提取边缘的效果上优于其他两种方法。

关键词： SAR图像曲波变换 Sobel算子边缘检测