超低空无入飞行器虚拟现实技术实现与仿真

为了远程控制超低空无人飞行器起降和监视其飞行状况,设计了基于虚拟现实技术的导航与控制方法。借助Multigen Creator软件,建立了飞行器的三维仿真模型,由DEM数据生成了地形场景,研究了三维模型的驱动方法。根据飞行器上装载的GPS接收机和其他传感检测设备实时传递的参数对虚拟环境下的飞行器模型及飞行场景进行驱动。同时给出反馈信号,控制飞行器按预定路线和姿态飞行,利用GIS技术,在数字地图上显示飞行轨迹。对飞行器的飞行轨迹和飞行姿态进行实时控制,仿真试验表明,对飞行器的远程导航控制是可行的。     

基于LM-BP神经网络的喷药飞行器轨迹跟踪方法研究

首先介绍了LM-BP神经网络算法的特点和优势,依据喷药飞行器的机械结构和工作原理应用飞行控制理论,实现了喷药飞行器轨迹跟踪方法。最后,利用MatLab进行了仿真试验,结果表明:喷药飞行器期望飞行和实际飞行的两条轨迹基本重合,误差很小,达到了预期要求;且采用LM-BP神经网络算法进行迭代学习,能够较快地使误差趋于零,提高了喷药过程中的控制输入。     

一种可倾转四旋翼飞行器系统优化与控制研究

【目的】针对传统多旋翼飞行器由于欠驱动引起的强耦合性,难以实现位置和姿态控制的问题,需进一步提高多旋翼飞行器的机动性和灵活性。【方法】课题组设计了一种能够实现六自由度全向运动的可倾转四旋翼飞行器,通过对传统四旋翼机械结构进行可倾转设计,增加系统可控变量实现飞行器的全驱动;利用牛顿-欧拉方程推导出四旋翼的动力学模型,通过变量代换对控制分配矩阵进行线性化处理,针对动力学模型设计RBF神经网络以及非奇异快速终端滑模控制器,对系统不确定性与耦合效应进行估计和补偿;利用神经网络自适应控制逼近虚拟控制量,通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制器的可行性。【结果】所设计的飞行控制器拥有良好的位置和姿态独立控制能力,具有高度的灵巧性、鲁棒性、柔顺性和自适应性,能够有效地估计和补偿内部不确定性和外部干扰。     

四旋翼飞行器PID控制器的设计及仿真

为了验证四旋翼飞行器PID控制的优良性能,本文对四旋翼飞行器动力学模型进行了推导,对飞行器线运动和角运动方程进行了建立,设计了飞行器位置和姿态控制器,并在Matlab/Simulink中对其进行了设计仿真。     

平移式喷灌机同步行走控制雨量分布仿真

通过单喷头雨量分布室内试验,获取雨量分布信息及出水轨迹信息.利用三维建模、粒子系统等虚拟现实技术,结合实际的雨量分布数据及出水轨迹,模拟出喷头喷洒水雾的三维动态模型.研究喷灌机各跨同步行走时前进方向喷灌雨量分布均匀性,实现前进速度的最优化.分析喷头配置间距和喷头高度对横向灌溉均匀度的影响,优化平移式喷灌机喷头配置.在进行单喷头雨量分布室内试验的基础上,建立了雨量分布仿真模型.仿真结果和现场试验表明：改变驱动电机的频率可以实现纵向的变量灌溉,横向的灌溉均匀度取决于喷头的型号和压力,田间与仿真试验得到的水分分布数据最大相对误差为3.39%,证明仿真模型的可信度.为平移式喷灌机同步行走控制条件下变量控制对灌溉效果的影响和优化研究提供了手段.     

垂直起降涡喷飞行器结构设计及气动性能分析

通过合理布局7台涡喷发动机,得到飞行平台的最大推重比,完成涡喷飞行器的结构设计.对飞行器三维结构简化,利用ICEM CFD进行非结构网格划分,通过Fluent对飞行器整机前飞和垂直飞2种飞行模式分别进行仿真分析,得到相应的速度矢量图和压力分布云图以及阻力系数.结合仿真结果对整机进行结构优化,对优化后的结构进行气动特性分...     

质子治疗仪的治疗床交互控制平台的设计与实现

主要讨论了实现三维显示的主要技术,THREE.JS实现的优势及其场景初始化。基于THREE.JS的三维治疗床模型分析及控制平台的主要逻辑,根据输入数据进行治疗床各杆件姿态计算分析,通过计算结果分析治疗床运动至准确位置的主要原理和实现。为三维机械运动可交互表达和控制提供了一种新的方法和途径。     

#br# 基于数据驱动的虚拟场景搭建及#br# 模型检索优化方法#br#

为更科学、高效地搭建虚拟场景渲染平台,解决大量虚拟场景模型的存储与检索的难度问题,运用虚拟仿真技术对使用先进的农业装备和合理规划的果园进行评估、对大量的虚拟场景模型特征信息进行提取及参数化建模,存储到数据库中,建立哈希索引列加速检索。以Unity3D为场景的开发平台,结合典型开源关系型数据库MySQL为虚拟场景模型特征信息参数存储载体,并建立哈希索引列。在数据驱动下,快速构建出符合需求的三维模型,实现了大量三维模型的快速检索调用。以果园场景为例,将天气系统仿真场景数据、多种类果树模型数据、实景扫描地形数据导入数据库中,构建果园场景数据库,快速创建虚拟果园场景仿真平台。仿真结果表明,该方法构建的数据库可以较好地支持场景平台的虚拟设计与仿真,且提升三维模型的检索效率,缩短了农业虚拟场景渲染平台的开发周期,为虚拟场景渲染平台的设计及搭建提供技术借鉴。     

农用四旋翼飞行器避障系统设计 —基于机器视觉和无线定位

在地形复杂的区域,为了提高农林植保的作业效率,提高作业过程的安全性,四旋翼飞行器被应用到了农业生产作业过程中.为了提高四旋翼飞行器的自主导航水平,将机器视觉技术和无线定位技术引入到了飞行器控制系统的设计上,通过两种定位方式的联合,有效提高了飞行器导航精度.采用软件仿真的方式对避障系统进行了测试,测试过程中设置了多种障碍...     

基于物理气流技术的植保机飞行系统优化

通过对植保无人机飞行过程气流场进行分析，建立了植保无人机飞行过程姿态动力学模型，利用非线性模型对其飞行姿态进行预测，并设计了飞行系统控制器，对飞行过程中的气流进行动态感知，及时进行飞行姿态的调整。仿真分析结果表明，基于气流特征建立的植保机飞行控制系统能够有效提高植保机在飞行过程中的姿态控制稳定性，可为相关设计提供参考。     

无人机低空施药技术发展现状与趋势

病虫害是严重制约农业可持续发展的重要因素之一,在当前尚缺乏有效预警手段和物理防治手段的情况下,化学防治仍然是一项最重要的防治手段。无人机低空施药作为一种新型防治病虫害的手段,相比传统的地面施药和有人驾驶飞机施药有其独特的优势,无人机低空施药技术正在成为农机行业新的亮点和热点。介绍了低空施药技术的优势,对比国内外无人机低空施药技术装备的类型和应用状况,分析了我国无人机低空施药技术面临的问题,着重阐述了我国无人机低空施药技术的发展趋势。同时指出无人机低空施药技术应用将会提高防治病虫害的效率,推动我国农业的可持续发展。      

基于网络平台的植保无人机通信系统设计

以提升植保无人机的通信系统性能、改善无人机作业效率为目标,结合先进数据传输网络平台技术,对其通信系统进行了设计。在植保无人机通信系统运行原理的基础上,搭建基于网络控制与传输平台的通信模型并增设控制补偿模型,根据实现功能目标需求,针对系统进行软件模块功能设计与硬件架构配置,形成完整的植保无人机地面监控与机体飞行通信系统并进行通信试验。试验结果表明:该植保无人机通信内部数据处理丢包率、系统通信强度、无人机作业通信距离等指标均得到改善,系统有效通信距离大幅度提高,系统收发数据信号反应灵敏度较一般传统通信提高21%,系统平均丢包率由1.5%可提升至1.36%,并实现了分级、分功能的数据准确传输与显示,为无人机进行远距离作业提供通信数据传输控制便利,可为类似农机设备通信系统优化提供参考。     

智能化无人机植保作业关键技术及研究进展

搭载高性能传感器和施药装备的农业植保无人机系统是精准农业领域具有代表性的智能装备之一。本研究首先从前端田间作业环境动态感知技术出发,阐述了无人机光谱成像遥感、多传感器融合的SLAM实时环境建模等技术在无人机植保作业方面的应用情况;然后对精准施药过程建模与优化控制有关的前沿技术进行了分析,包括旋翼下方风场结构演化及雾滴沉积过程仿真建模、多区域全覆盖条件下的智能作业路径规划、精准变量施药控制等;最后论述了作业效果评估与过程监管相关技术的发展现状,包括施药作业质量评价方法、基于云平台数据管理的全过程可视化监管等。在总结现有技术发展现状基础上,对未来智能化无人机植保关键技术发展趋势进行了预测,阐明了光谱图像获取与计算智能的深度学习识别聚类、基于高精度雾滴谱和风场模型预测的精准变量施药作业路径规划、基于传感器实时数据的作业质量评估和作业监管等新技术手段,将在遥感信息反演、药液飘移抑制、作业效率优化、施药过程管控等方面带来革命性的进步,使植保作业数据化、透明化,全过程可观化可控制,推动农业生产管理从机械化向智能化和智慧化迈进。     

无人机精准施药关键技术综述

无人机施药技术具有快速、高效、适应性广和操控人员安全等显著特点,近年来在我国发展迅猛,已成为一个具有中国特色的新兴产业。无人机精准施药技术针对田间作物的生长发育阶段和病虫草害状况,按需对作物喷施农药,可显著提高施药作业效率、增加农药的有效利用率,并减少对人体的危害和对环境的污染,精准施药技术得到了植保行业的高度重视。该文从无人机机体、无人机飞控导航避障技术、田间作物信息获取和航空变量施药技术方面,综述实现无人机精准施药的关键技术及其发展现状,分析目前在指导实际田间无人机精准施药过程中存在的问题,即缺乏针对具体作物和病虫害的药剂及药量配方指导、所需雾化特性参数和应有的飞行参数的系统研究,提出应将人工智能AI（Artificial Intelligence）技术有效引入无人机精准施药系统中,提高系统的自适应性和鲁棒性,使农业从业者容易操纵植保无人机精准施药系统,推动无人机精准施药技术尽快得到应用、推广和普及。      

无人机技术在农村地籍测量中的应用

随着GPS驾驶操作技术以及无人驾驶低空飞机技术的发展，在农村地籍测量中应用无人机技术已经成真。无人机结构紧凑，行动灵活，无需在特殊跑道起降，受到空域管制与天气等的影响较小，能在短时间快速获取图像。该文从无人机技术的应用优势着手，探讨它在农村地籍测量中的应用流程与具体应用，助力农村土地管理水平的提升。      

三维CAD模型检索技术研究现状与发展分析

对目前三维CAD模型检索技术的研究现状和发展趋势进行了阐述.首先给出三维模型检索的体系结构,并从文本检索、内容检索和语义检索3方面对三维CAD模型检索技术国内外研究现状进行了全面论述;分析总结了现有三维CAD模型检索系统及三维CAD模型检索技术的应用;最后对三维CAD模型检索技术存在的问题及未来的发展方向进行了展望.三维CAD模型检索技术将为概念设计、详细设计、工艺/工装设计等产品各设计阶段提供全方位的检索支持手段,可有效促进企业产品模型相关设计和制造信息的重用.     

基于BP模型的蝗虫密度预测系统的研究

为了预测农田蝗灾发生情况,研究了基于超低空飞行器的农田蝗灾预警系统.对由飞机上摄像头采集到的图像进行处理,得到幼蝗分布密度,结合往年蝗虫密度以及当地前1年内月平均气温和月平均降水量的情况,建立BP神经网络模型,并结合蝗虫密度采样的特点,提出了改进的BP算法,预测了东亚飞蝗成虫发生密度.在研究空间内插算法的同时,结合GIS空间分析,在数字地图上生成蝗虫发生密度图,为灭蝗工作的实施提供了参考.     

无人机农林业应用全球研究态势分析

无人机具有作业效率高、地形适应性好等独特优势，近年在农林业中应用范围不断扩大，相关研究成果数量呈快速上升式发展。为掌握无人机农林应用全球研究态势，本研究采集2011—2020年期间Web of Science 核心合集数据库中无人机农林应用全球研究相关文献数据，利用VOSviewer等统计软件对文献进行科学计量分析。分析结果表明，自2017年开始，无人机农林业应用研究发文数量快速增加，全球已有94个国家/地区、1778个机构开展了研究；发文量排名前三位的国家依次是美国、中国和澳大利亚，表明这三个国家从事无人机农林业应用的科研实力强，学术影响力大；共有398种期刊发表了有关无人机农林业应用研究文章，约占全部收录期刊的1.90%，说明更多的期刊开始关注无人机农林业应用研究；发文最多的期刊是由MDPI主办的Remote Sensing；被引次数最多的文章内容主要是关注无人机系统在摄影测量和遥感上的传感、导航、定位和通用数据处理等的研究现状。此外，对无人机农林业应用研究热点进行分析发现，无人机施药、无人机病虫害遥感、植物表型获取是无人机农林业应用的主要研究热点。本研究可为无人机在农林业上的创新研究、科研团队之间的合作提供参考。     

无人机遥感在饲草作物生长监测中的应用研究进展

饲草作物生长的动态监测与定量估算对于饲草规模化生产具有重要意义。无人机遥感分辨率高、灵活性强、成本低,近年来在饲草作物生长监测领域发展迅速,应用场景不断拓展。为了掌握无人机在饲草监测的国内外应用现状,确定重点发展方向,本文首先从数据获取、数据处理和饲草作物生长监测关键技术三个方面简述了无人机遥感在饲草作物监测中的基本研究方法。其次按照传感器类型从可见光、多光谱、高光谱、热红外和激光雷达遥感五个方面阐述了无人机遥感饲草作物生长监测的应用现状。最后针对研究应用中尚未解决的关键技术问题展望了未来的发展方向,提出融合饲草作物时空尺度数据和多源遥感数据、进一步拓展数据获取手段、研发智能化数据分析综合平台是未来饲草作物监测领域应用创新的关键所在。     

基于专利分析的农用无人机技术发展趋势

近几年,全球农用无人机技术专利申请每年持续高速增长,在全球申请人排名中,前10名均是中国申请人,中国企业与高校遥遥领先,申请专利主要以作业管理技术为主,这与农用无人机的应用场景紧密相连.为研究农用无人机技术发展趋势,针对农用无人机技术领域在2009年之后的专利申请进行了统计分析.从总体趋势、地域分布、主要竞争者和技术构...