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面向空地协同的旋翼无人机动平台自主降落最优轨迹生成

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机器人 2024年第3期46卷 266-274,283页

作者：郑勇杰张广玉杨丽英黄朝雄中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049

旋翼无人机在移动平台上快速自主降落能够提升空地机器人的任务适应性和作业灵活性,对提高任务响应速度和增强救援能力具有重要意义。为了使旋翼无人机在最短时间内安全降落到移动平台,本文提出了一种最优升力分解轨迹生成方法,旨在在... 详细信息

旋翼无人机在移动平台上快速自主降落能够提升空地机器人的任务适应性和作业灵活性,对提高任务响应速度和增强救援能力具有重要意义。为了使旋翼无人机在最短时间内安全降落到移动平台,本文提出了一种最优升力分解轨迹生成方法,旨在在升力有限的情况下,最大化旋翼无人机的飞行性能。该方法首先对旋翼无人机的有限升力进行分解,获得最优的3轴升力分配,然后将非线性加速度约束转化为动态线性约束,最后根据最优控制理论求解出最优飞行时间轨迹。仿真结果表明了本文提出的算法能够保证轨迹生成的准确性和稳定性,并且该算法的计算效率高,能够满足系统实际应用中的实时性要求。

关键词：旋翼无人机空地协同轨迹生成升力分解动平台降落

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面向动态目标搜索与打击的空地协同自主任务分配方法

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2346-2358页

作者：费博雯包卫东刘大千朱晓敏国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

面向复杂城市环境中的运动目标搜索与打击任务,单域无人平台受视野范围和运动能力等限制,易出现目标遗漏和任务完成率低的问题。针对这些问题,提出一种面向动态目标搜索与打击的空地协同自主任务分配方法,通过结合无人机视野范围广以及... 详细信息

面向复杂城市环境中的运动目标搜索与打击任务,单域无人平台受视野范围和运动能力等限制,易出现目标遗漏和任务完成率低的问题。针对这些问题,提出一种面向动态目标搜索与打击的空地协同自主任务分配方法,通过结合无人机视野范围广以及无人车机动性强的特点,提升空地无人系统的任务执行效率和区域覆盖率。一方面,针对未知运动目标,提出一种基于数字信息素的目标搜索模型,以平台协同收益和区域覆盖率为优化指标,保证在尽可能短的时间周期内发现区域中的所有目标。另一方面,面向动态到达的打击任务,构建基于可行路径规划的任务分配模型,以平台能耗和任务完成时间为目标函数,在保证任务完成率的同时,提高空地协同系统的资源利用率。与现有方法相比,所提方法能够在最短的时间内发现所有目标,区域覆盖率达到55%以上,且资源利用率为84.4%。实验结果表明,所提方法具备较好的目标搜索和任务执行能力。

关键词：空地协同数字信息素目标搜索任务分配路径规划

Grid A^(*):面向野外空地协同应急处置的快速路径规划

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遥感学报 2024年第3期28卷 767-780页

作者：王修远孙敏李修贤周航赵仁亮北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 冀北中原岩土工程有限公司廊坊065001

在野外应急救援活动中,灾害现场或事故区域通常缺乏地面交通工具可直达的现成道路,但该区域地表环境仍可满足部分越野车辆的通行。在空地协同系统中,无人机可提供行进路径周边环境的影像,地面终端可快速提取影像中地表类型以及地形起伏... 详细信息

在野外应急救援活动中,灾害现场或事故区域通常缺乏地面交通工具可直达的现成道路,但该区域地表环境仍可满足部分越野车辆的通行。在空地协同系统中,无人机可提供行进路径周边环境的影像,地面终端可快速提取影像中地表类型以及地形起伏等特征信息,通过分析计算便可为车辆提供通往救援目标点的导航路径。本文针对这一应用需求,对现有A^(*)算法进行了改进,主要有3个方面的创新:其一,针对户外地表环境的应用特点,提出一种综合地表类型与地表高程信息的通行性代价函数;其二,针对无人机影像分辨率与实际车辆通行路径之间的尺度关系,提出一种基于格网单元的路径快速搜索算法;其三,在顾及格网单元内部地表类型连通分布特点的基础上,选择格网边缘特征点用于通行性路径规划,在提高算法搜索效率的同时,兼顾了格网单元内部的地形信息,从而使算法在优化计算的同时,能充分利用到无人机影像的细节信息。实验表明,算法搜索得到的可通行路径具有较高的可靠性,从路径三维可视化结果来看,符合越野车辆通行的需要。此外,同等情况下,本算法的运行时间降至传统A^(*)算法的15%,提高了野外应急救援应用的时效性。

关键词：遥感路径规划算法 Grid A^(*)算法 A^(*)算法空地协同通行性

空地协同隐蔽移动边缘计算系统的能耗优化算法

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北京邮电大学学报 2024年第3期47卷 96-102页

作者：谢文婷李安杨鼎成林庆庆南昌大学信息工程学院南昌330031

针对实际应用中难以获取看守者准确位置信息的问题,提出了鲁棒的空地协同隐蔽移动边缘计算系统的能耗优化算法。在只知道看守者估计位置信息的条件下,分别从看守者和无人机的角度分析隐蔽性约束,通过联合优化计算任务分配因子、无人机-... 详细信息

针对实际应用中难以获取看守者准确位置信息的问题,提出了鲁棒的空地协同隐蔽移动边缘计算系统的能耗优化算法。在只知道看守者估计位置信息的条件下,分别从看守者和无人机的角度分析隐蔽性约束,通过联合优化计算任务分配因子、无人机-地面基站关联因子、无人机功率以及飞行轨迹,建立了无人机的加权总能耗最小化问题的数学模型。基于块坐标下降法、S-引理和连续凸近似法,提出了一种带参数的三阶段高效交替迭代优化算法,解决所提出的非凸优化问题。仿真实验结果表明,所提算法在节省能耗的同时,增大了给定隐蔽率约束下的卸载任务量,且具有良好的收敛性。

关键词：隐蔽移动边缘计算空地协同无人机能耗优化交替迭代优化算法

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浅谈空地协同无人集群毁伤威力快速评估方法

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 49-52,104页

作者：张旭辉孙浩柯文王力李智强陈世煜中国兵器工业试验测试研究院陕西华阴714200

针对异构无人集群协同打击对测试和毁伤评估的挑战,开展空地协同无人集群毁伤威力测试与评估技术研究,依据试验设计构建了空地协同无人集群打击任务场景,考虑综合定位与无线传输、多元毁伤测试方法,涉及弹丸打击目标精度,冲击波、破片... 详细信息

针对异构无人集群协同打击对测试和毁伤评估的挑战,开展空地协同无人集群毁伤威力测试与评估技术研究,依据试验设计构建了空地协同无人集群打击任务场景,考虑综合定位与无线传输、多元毁伤测试方法,涉及弹丸打击目标精度,冲击波、破片有效作用距离、量值及分布规律,侵彻轻质装甲能力及对目标整体毁伤效果等,确定了考虑冲击波压力、破片分布、侵彻弹洞的毁伤威力分析评估方法。提出的无人集群毁伤威力快速评估方法可为无人智能装备协同设计检验评估和演练应用提供支撑。

关键词：无人集群空地协同试验测试多元毁伤威力评估

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模糊积分决策级融合的空地协同目标识别研究

火力与指挥控制 2024年第2期49卷 95-101,107页

作者：郭宇强陶思源郭俊文卢志刚李志伟北方自动控制技术研究所太原030006 智能信息控制技术山西省重点实验室太原030006 中国航天空气动力技术研究院北京100074

针对单独使用无人机或无人车对目标区域侦察识别效率低、虚警率高等局限性问题,分析了多种决策级信息融合的方法,提出了基于模糊积分改进的决策级空地信息融合目标识别方法,将空地协同探测的目标类型、位置、威胁度、毁伤程度等信息进... 详细信息

针对单独使用无人机或无人车对目标区域侦察识别效率低、虚警率高等局限性问题,分析了多种决策级信息融合的方法,提出了基于模糊积分改进的决策级空地信息融合目标识别方法,将空地协同探测的目标类型、位置、威胁度、毁伤程度等信息进行融合识别并输出。仿真结果表明,该算法有效完善了目标信息,提高了目标特征信息识别准确性,降低了虚警率。

关键词：空地协同决策级融合模糊积分信息融合融合识别

基于空地协同的航空器典型特殊情况风险评估研究

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基于空地协同的航空器典型特殊情况风险评估研究

作者：刘一海中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

航空器特殊情况是指一切危及飞行安全的异常情况,民用航空业对运行安全的重视程度逐渐加深,基于空地协同处置的航空器特殊情况的风险评估方法越来越受到重视。当航空器在实际运行中遭遇特殊情况,飞行机组和管制班组是处置航空器特殊情... 详细信息

航空器特殊情况是指一切危及飞行安全的异常情况,民用航空业对运行安全的重视程度逐渐加深,基于空地协同处置的航空器特殊情况的风险评估方法越来越受到重视。当航空器在实际运行中遭遇特殊情况,飞行机组和管制班组是处置航空器特殊情况的关键环节,两者之间良好的空地协同是成功处置航空器特殊情况的保障。既有研究的训练对象多为飞行机组和客舱乘务组,忽略了空中交通管制班组在特殊情况处置过程中的重要作用。因此,本文从飞行机组和管制班组之间空地协同的角度出发,对航空器遭遇特殊情况后的风险进行评估研究,以降低航空器特殊情况成为飞行事故的风险。本文主要工作如下:1.针对目前民航领域中航空器特殊情况种类繁多、分类不明确的问题,对航空器的典型特殊情况做出了界定:指在民航不安全事件中出现过的、需要飞行机组与管制班组协同应对的航空器特殊情况。基于实际运行中发生的民航不安全事件,对航空器典型特殊情况做出界定,即保证了研究对象的客观可靠性,也明确了航空器特殊情况与民航不安全事件之间的关系。2.针对民航不安全事件的统计方式不同、记录标准不统一的问题,本文通过一线运行部门采集26812例民航不安全事件,对多元异构数据进行融合和分级处理,形成事件后果严重等级数据集;并用数据库管理系统Postgre SQL构建了民航不安全事件数据库,阐述了空地协同特征与民航不安全事件之间的映射关系。3.针对空地协同关键风险因素识别方法缺失的问题,本文首次将自然语言处理(NLP)中的BERT模型与高斯混合聚类模型进行融合。在数据标注的基础上,通过微调预训练模型-BERT模型,对无标签数据进行二分类处理,提取具有空地协同特殊情况处置风险因素特征的数据。然后运用高斯混合模型对特征数据进行聚类分析,得到空地协同特殊情况处置关键风险因素数据。实验结果显示,本文提出的BERT-GMM的二分类模型在ROC曲线中的AUC值达到0.95,证明该模型具有较好的性能。4.针对多元异构不安全事件数据的统计方式和时间跨度各不相同的问题,本文利用时间窗口法与Postgre SQL数据库相结合,对民航不安全事件中的空地协同特征数据进行溯源,充分考虑到每个关键风险因素在不同数据源中的出现频率、相关性和时间跨度的异质性,为空地协同处置特情提供了一种更全面和准确的定量风险评估方式。

关键词：航空器特殊情况空地协同风险评估 BERT-GMM 时间窗口法

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空地协同模式在城市水环境监测中的应用研究

环境监控与预警 2024年第1期16卷 68-73页

作者：陶前辉张开源戴源沈佩姗江苏省扬州环境监测中心江苏扬州225100

传统水质监测方法耗时且费力,而基于高光谱的水质监测技术可实现对水质的快速、直观、原位监测。以扬州古运河三湾段为研究区域,基于无人机高光谱成像仪与水质走航监测船相配合,采用空地协同模式和偏最小二乘回归算法对总磷(TP)、总氮(... 详细信息

传统水质监测方法耗时且费力,而基于高光谱的水质监测技术可实现对水质的快速、直观、原位监测。以扬州古运河三湾段为研究区域,基于无人机高光谱成像仪与水质走航监测船相配合,采用空地协同模式和偏最小二乘回归算法对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH_(3)-N)、高锰酸盐指数(IMn)4个水质参数进行定量反演研究。结果表明:该反演模型的决定系数(R^(2))为91%~97%;拟合效果依次为NH_(3)-N>I_(Mn)>TN>TP;各指标反演误差绝对值为0.2%~4%。该方法具有较好的反演效果,可快速、准确地获取城市河道水质分布情况,适用于城市水环境监测。

关键词：空地协同城市水环境高光谱成像仪偏最小二乘回归算法

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空地协同电磁辐射源目标感知问题研究

空地协同电磁辐射源目标感知问题研究