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无人机感知与规避技术研究进展 被引量:17
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作者 毕红哲 张洲宇 +1 位作者 申功璋 曹云峰 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期661-668,共8页
将无人机集成到国家空域系统中,以实现和有人飞机安全共享空域是无人机发展的一个关键问题。在这个过程中,无人机感知与规避系统扮演了一个至关重要的角色。首先介绍无人机感知与规避系统的研究意义;其次根据感知器件的工作方式从协同... 将无人机集成到国家空域系统中,以实现和有人飞机安全共享空域是无人机发展的一个关键问题。在这个过程中,无人机感知与规避系统扮演了一个至关重要的角色。首先介绍无人机感知与规避系统的研究意义;其次根据感知器件的工作方式从协同式和非协同式2个角度介绍了感知与规避系统的组成和分类;再次从入侵目标检测算法和航迹规划算法2个方面介绍感知与规避系统中目前需要解决的关键技术;最后将对现有的无人机感知与规避技术中存在的挑战进行总结,并分析无人机感知与规避系统未来的发展趋势。 展开更多
关键词 国家空域系统 无人机系统 感知与规避 危险检测
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基于ADS-B的无人机感知与规避蚁群算法模型 被引量:9
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作者 袁梦婷 时宏伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期761-769,共9页
在空域融合背景下,为了提高无人机安全性能、防止空中碰撞事故的发生,提出一种基于ADS-B监视技术的无人机感知与规避蚁群算法模型。该模型主要由两部分组成:确定型冲突探测模型和冲突解脱模型。前者充分利用ADS-B信息从水平和垂直面进... 在空域融合背景下,为了提高无人机安全性能、防止空中碰撞事故的发生,提出一种基于ADS-B监视技术的无人机感知与规避蚁群算法模型。该模型主要由两部分组成:确定型冲突探测模型和冲突解脱模型。前者充分利用ADS-B信息从水平和垂直面进行几何距离判定来确定冲突目标,后者则基于引入了综合启发函数和排序机制的蚁群算法进行航路重规划来实现避撞。经仿真实验验证,该探测模型能有效识别可能威胁目标,而解脱模型不仅适用于典型的双机冲突场景,也能为复杂的多机冲突场景提供较优质的解脱策略。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 蚁群算法 ADS-B
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感知与规避技术中的入侵目标检测的特征选择 被引量:1
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作者 钟佩仪 曹云峰 丁萌 《计算机与数字工程》 2019年第2期334-338,464,共6页
论文针对基于视觉的感知与规避技术中的入侵目标检测,提出了一套稀疏表示框架下的图像特征选择机制。基于稀疏编码和空间金字塔匹配算法(sc-SPM)的低层特征描述子常用的是方向梯度直方图(HOG)特征和尺度不变特征转换(SIFT)特征,而论文... 论文针对基于视觉的感知与规避技术中的入侵目标检测,提出了一套稀疏表示框架下的图像特征选择机制。基于稀疏编码和空间金字塔匹配算法(sc-SPM)的低层特征描述子常用的是方向梯度直方图(HOG)特征和尺度不变特征转换(SIFT)特征,而论文通过对在复杂背景下不同天气情况的入侵目标检测结果的查全率(recall)曲线来比较这两种特征描述子性能,最后选择性能最好的特征描述子作为sc-SPM特征提取算法的底层特征。实验结果表明,SIFT特征描述子更能适用于多种不同天气情况并且具有更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 感知与规避 检测 sc-SPM 特征提取 HOG SIFT edge-boxes
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国外无人机感知与规避系统的应用以及关键技术 被引量:3
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作者 段云 《电光系统》 2015年第1期59-63,共5页
“感知与规避”系统旨在为无人机系统及其操作人员提供“看见与避让”飞行安全的保障。多源信息融合的“感知与规避”技术可以提高无人机感知与规避的实时性与可靠性,能够自动“感知与规避”附近的飞行器,使其保持安全距离避免发生空... “感知与规避”系统旨在为无人机系统及其操作人员提供“看见与避让”飞行安全的保障。多源信息融合的“感知与规避”技术可以提高无人机感知与规避的实时性与可靠性,能够自动“感知与规避”附近的飞行器,使其保持安全距离避免发生空中碰撞。 展开更多
关键词 国外无人机 感知与规避 信息融合技术
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无人机融入非隔离空域感知与规避技术 被引量:7
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作者 王杰 田宏安 《指挥信息系统与技术》 2017年第1期27-32,共6页
无人机安全进入国家非隔离空域是无人机发展面临的重要挑战。分析了无人机进入国家空域的防撞因素及国外研究现状,根据有人机冲突管理方法确定无人机感知与规避的安全功能要求;重点分析了无人机感知与规避的机载传感器配置、防撞算法与... 无人机安全进入国家非隔离空域是无人机发展面临的重要挑战。分析了无人机进入国家空域的防撞因素及国外研究现状,根据有人机冲突管理方法确定无人机感知与规避的安全功能要求;重点分析了无人机感知与规避的机载传感器配置、防撞算法与告警时间设计、地面控制站集成人-机交互信息设计等关键技术。 展开更多
关键词 无人机 非隔离空域 感知与规避 防撞算法 人-机交互
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无人机感知与规避技术综述 被引量:4
6
作者 李庶中 李越强 李洁 《现代导航》 2019年第6期445-449,共5页
无人机广泛应用于军事侦察、打击以及民用航拍、植保等各个领域,无人机对飞行安全的影响已成为关注热点。无人机感知与规避技术可为无人机提供障碍物探测和碰撞告警能力,是保障飞行安全的关键。本文系统地介绍了无人自主感知与规避系统... 无人机广泛应用于军事侦察、打击以及民用航拍、植保等各个领域,无人机对飞行安全的影响已成为关注热点。无人机感知与规避技术可为无人机提供障碍物探测和碰撞告警能力,是保障飞行安全的关键。本文系统地介绍了无人自主感知与规避系统的组成和基本功能,并对其未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 决策
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无人机感知规避技术发展与挑战 被引量:7
7
作者 潘泉 康童娜 +2 位作者 吕洋 赵春晖 胡劲文 《无人系统技术》 2018年第4期51-61,共11页
以感知与规避(SAA)技术为核心的无人机空域集成技术是未来空域安全的重要保障,也是当前无人机技术研究的前沿领域。首先从构建无人机空域集成安全规则的组织构架、规则定义、技术研究前沿等方面介绍了国内外SAA研究现状。接着从空间环... 以感知与规避(SAA)技术为核心的无人机空域集成技术是未来空域安全的重要保障,也是当前无人机技术研究的前沿领域。首先从构建无人机空域集成安全规则的组织构架、规则定义、技术研究前沿等方面介绍了国内外SAA研究现状。接着从空间环境感知与障碍规避路径规划两方面对无人机SAA进行技术分析,从无人机感知能力需求出发对多种感知方式进行对比分析,对路径规划多种策略指标进行分析说明。然后针对感知目标的属性不同,探讨基于ADS-B合作式SAA技术和基于视觉非合作目标SAA技术两种感知与规避技术方案。最后,对无人机SAA相关的体系建设、技术研究等领域进行展望,并提出构建无人机飞行安全的一些思考与建议。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 适航标准 目标检测 威胁评估 路径规划
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月球探测器鲁棒环形山检测及光学导航方法
8
作者 吴鹏 穆荣军 +1 位作者 邓雁鹏 崔乃刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期238-246,共9页
针对月球探测器环形山检测方法受光照影响、鲁棒性差的问题,本文提出一种基于极大熵阈值三值化的鲁棒环形山检测算法。采用不同滤波核对图像进行去噪平滑,然后对处理后的图像进行极大熵阈值分割、将图像信息三值化,去除图像对光源的敏感... 针对月球探测器环形山检测方法受光照影响、鲁棒性差的问题,本文提出一种基于极大熵阈值三值化的鲁棒环形山检测算法。采用不同滤波核对图像进行去噪平滑,然后对处理后的图像进行极大熵阈值分割、将图像信息三值化,去除图像对光源的敏感性,同时最大程度保留图像信息;提出一种归一化多指标约束环形山匹配和拟合方法完成环形山提取,将环形山提取算法应用于光学导航中进行打靶实验验证算法实时性表现。仿真结果表明:与传统基于形态学或自适应边缘检测的方法相比,本文方法在较大尺度条件下提取出连续、光滑的环形山边缘,有效环形山数量提升35%以上,同时实时性更好、计算消耗降低40%;基于鲁棒环形山提取的光学导航算法实时性更好。 展开更多
关键词 环形山检测 极大熵阈值 月球探测 光学导航 障碍感知与规避 图像分割 月球探测器 信息熵
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面向空中威胁的无人机动态碰撞区建模与分析 被引量:12
9
作者 刘畅 王宏伦 +1 位作者 姚鹏 雷玉鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1231-1238,共8页
针对现有方法一般是基于时间或距离的定值来确定碰撞区域的问题,提出了一种基于入侵机和无人机(UAV)运动信息的无人机动态碰撞区建模方法.首先,根据无人机与入侵机的运动状态、两机之间的最小安全距离等信息,通过几何方法得出无人机不... 针对现有方法一般是基于时间或距离的定值来确定碰撞区域的问题,提出了一种基于入侵机和无人机(UAV)运动信息的无人机动态碰撞区建模方法.首先,根据无人机与入侵机的运动状态、两机之间的最小安全距离等信息,通过几何方法得出无人机不采取任何规避机动时两机将发生碰撞区域的解析表达式,即无机动碰撞区数学模型;其次,考虑无人机的机动能力约束,计算了无人机采取最大过载转弯机动(左转或右转)时两机恰好避免碰撞发生的边界,即最大机动碰撞区数学模型;在此基础上,提出了不可规避区的概念;进而定义了安全飞行包络,它是无人机能够规避入侵机威胁的分界线;最后通过理论和仿真结合分析了影响各区域的主要因素.仿真与分析结果表明所建碰撞区不仅可以帮助无人机选择规避机动方式,而且能够帮助无人机判定常规避撞机动是否失败,并使无人机及时采取最大过载转弯机动,对无人机安全避撞决策具有实际参考价值. 展开更多
关键词 动态碰撞区 不可规避 安全飞行包络 感知与规避 无人机(UAV)
原文传递
基于UAV地面站避让系统的地理围栏算法设计与仿真 被引量:2
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作者 强明辉 把翠芳 《自动化与仪表》 2018年第7期10-14,共5页
防止无人机闯入禁飞空域在技术层面的研究主要是感知与规避系统,而感知与规避技术发展尚未成熟。文中提出了一种无人机基于地理围栏的地面站避让系统模型,设计优化地理围栏算法,通过划分禁飞区域,定义围栏事件,设置触发事件判断无人机... 防止无人机闯入禁飞空域在技术层面的研究主要是感知与规避系统,而感知与规避技术发展尚未成熟。文中提出了一种无人机基于地理围栏的地面站避让系统模型,设计优化地理围栏算法,通过划分禁飞区域,定义围栏事件,设置触发事件判断无人机是否闯入禁飞区域;搭建半实物仿真平台,在Mat Lab环境下对地理围栏算法进行仿真验证。结果表明,地理围栏算法能够准确判断无人机是否闯入禁飞区,可以指导地面站避让系统的软件设计,避免无人机闯入禁飞区域。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 禁飞空域 地理围栏 多面体
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无人机动态避撞区建模方法研究 被引量:5
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作者 许敬刚 王宏伦 +1 位作者 刘畅 梁宵 《电光与控制》 北大核心 2014年第12期30-35,共6页
针对现有方法采用定值飞行间隔确定避撞区域对空域利用不足的问题,提出一种动态、实时建立避撞区域的方法。根据无人机的机动约束,无人机的碰撞区域以及飞机之间的相对位置、相对速度等信息,实时建立避撞区包络。由于动态考虑了无人机... 针对现有方法采用定值飞行间隔确定避撞区域对空域利用不足的问题,提出一种动态、实时建立避撞区域的方法。根据无人机的机动约束,无人机的碰撞区域以及飞机之间的相对位置、相对速度等信息,实时建立避撞区包络。由于动态考虑了无人机与入侵飞机对避撞区的影响因素,提高了所建包络的针对性,缩小了避撞区包络所占的空域面积,不仅避免了一些不必要的规避机动,而且还可以使繁忙的空域得到更合理的利用。仿真结果验证了所建动态避撞区的有效性。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 避撞区 动态建模
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入侵目标视觉检测与识别的研究进展 被引量:3
12
作者 曹云峰 张洲宇 +2 位作者 钟佩仪 张传奇 马宁 《计算机测量与控制》 2019年第8期7-11,共5页
入侵目标视觉检测与识别是无人机感知与规避技术领域中重点研究的课题,关键任务是无人机在飞行过程中通过机载传感器获取光学机载图像中并判断是否存在入侵目标,并对入侵目标进行检测识别和定位;入侵目标视觉检测与识别是将无人机安全... 入侵目标视觉检测与识别是无人机感知与规避技术领域中重点研究的课题,关键任务是无人机在飞行过程中通过机载传感器获取光学机载图像中并判断是否存在入侵目标,并对入侵目标进行检测识别和定位;入侵目标视觉检测与识别是将无人机安全集成到国家空域并保证无人机和有人机飞行安全的关键技术之一;主要围绕无人机感知与规避技术中的入侵目标视觉检测与识别技术方面,分析检测与识别入侵目标所面临的一些难点问题,综述当前入侵目标视觉检测与识别的主要处理方法,并指出了该领域存在的尚未解决的问题和展望未来的发展趋势。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 机器视觉 目标检测 目标识别
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低空小型无人机空域冲突视觉感知技术研究进展 被引量:4
13
作者 张洲宇 曹云峰 范彦铭 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期191-214,共24页
无人机(UAV)空域冲突感知技术是国家空域集成中最具挑战的关键技术,针对小型无人机在低空空域应用愈加广泛、迫切需要融入低空空域的背景,综述了低空小型无人机空域冲突视觉感知技术的研究进展。首先,论述了低空小型无人机的应用现状,... 无人机(UAV)空域冲突感知技术是国家空域集成中最具挑战的关键技术,针对小型无人机在低空空域应用愈加广泛、迫切需要融入低空空域的背景,综述了低空小型无人机空域冲突视觉感知技术的研究进展。首先,论述了低空小型无人机的应用现状,归纳了低空空域环境与小型无人机的典型特征;其次,根据感知对象的类型,将现有的空域冲突感知设备分为协同式与非协同式2类,通过对比总结了机器视觉作为低空小型无人机空域冲突感知设备的优势;然后,论述了视觉信息预处理、入侵目标视觉检测、基于视觉的避障路径规划这3项空域冲突视觉感知关键技术的最新研究进展;最后,总结了该领域有待进一步解决的难点,并对未来的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 低空空域 无人机(UVA) 空域冲突 机器视觉 感知与规避
原文传递
无人机自主控制关键技术新进展 被引量:21
14
作者 张友民 余翔 +1 位作者 屈耀红 刘丁 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期39-48,共10页
无人机在军用、民用领域具备巨大的应用潜力,当前世界各国正在大力推进无人机的研发工作,而无人机自主控制是无人机研发中极富挑战性的关键问题。本文介绍了无人机的分类和系统框架;根据无人机实际应用的要求,提炼出无人机自主控制进程... 无人机在军用、民用领域具备巨大的应用潜力,当前世界各国正在大力推进无人机的研发工作,而无人机自主控制是无人机研发中极富挑战性的关键问题。本文介绍了无人机的分类和系统框架;根据无人机实际应用的要求,提炼出无人机自主控制进程中的几个关键性技术问题,包括感知与规避、故障诊断与容错控制、协同控制及这3项关键技术有机综合的新问题与新方法——容错协同控制等,并重点阐述了这些关键技术的机理和较有代表性的成果及新进展;以目前无人机重要应用领域——空中加油过程及森林资源与火情监测为例,简述了以上技术在实际应用中的具体体现及其新进展;最后对无人机自主控制技术进行了展望,并给出各项关键技术存在的挑战及可能的解决思路。 展开更多
关键词 无人机 自主控制 感知与规避 故障诊断与容错控制 协同控制 容错协同控制
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基于局部方位信息的无人机避障轨迹规划 被引量:3
15
作者 张洲宇 曹云峰 范彦铭 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2021年第9期1075-1087,共13页
单目视觉因其具备的小成本、低能耗、非合作等优势已成为提升无人机感知与规避能力的重要手段.然而受制于光学测量特性,单目视觉对障碍物的感知能力存在两大不足:(1)障碍物距离信息感知能力的不足;(2)障碍物全局感知能力的不足.针对单... 单目视觉因其具备的小成本、低能耗、非合作等优势已成为提升无人机感知与规避能力的重要手段.然而受制于光学测量特性,单目视觉对障碍物的感知能力存在两大不足:(1)障碍物距离信息感知能力的不足;(2)障碍物全局感知能力的不足.针对单目视觉的上述不足,本文提出了一种基于局部方位信息的无人机避障轨迹规划算法.首先,对单目视觉感知障碍物位置的可观测性进行了理论分析,据此建立了避障轨迹规划的相对坐标系,并选择方位角作为障碍物位置的观测信息;其次,采用二次贝塞尔曲线作为轨迹模型,将避障轨迹规划建模为单目标优化问题,进一步设计基于相对视线角变化率的避障约束条件,根据每一段时间内观测到的局部信息求解最优轨迹片段;最后,利用滚动优化获得最优避障轨迹序列,通过组合序列中的每一个轨迹片段得到近似的全局最优避障轨迹.仿真实验表明,本文所设计的避障轨迹规划算法可以生成一条平滑的避障轨迹,并能有效实现静态和动态障碍物的规避;与基于全局信息的避障轨迹相比,本文方法可以在线地获得近似全局最优轨迹,符合单目视觉的感知能力. 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 单目视觉 滚动时域 轨迹规划
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基于改进人工势场法的无人机避让航迹规划 被引量:15
16
作者 杨萌 王玥 《导航与控制》 2019年第1期76-83,104,共9页
随着无人机技术的不断发展,以及无人机应用领域的不断扩展,无人机与有人机在低空空域的融合运行是我国通用航空事业发展的必然趋势,而感知与规避技术是无人机与有人机间避免碰撞的重要保障。在对感知与规避技术进行详细阐述的基础上,对... 随着无人机技术的不断发展,以及无人机应用领域的不断扩展,无人机与有人机在低空空域的融合运行是我国通用航空事业发展的必然趋势,而感知与规避技术是无人机与有人机间避免碰撞的重要保障。在对感知与规避技术进行详细阐述的基础上,对其关键技术问题之一的避让航迹规划进行了研究。首先,针对传统人工势场法的局部震荡问题提出了解决方案;其次,结合感知与规避实际背景,对威胁区模型进行了优化,并对无人机自身性能约束进行了建模;最后,对改进算法进行了仿真验证,阐明了其对无人机动力能源消耗、避让时间和任务执行效率等方面的影响。 展开更多
关键词 无人机 感知与规避 航迹规划 人工势场
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