基于视觉信息的无人机自主着陆过程姿态角简化计算方法

研究了一种基于地平面算法的无人机着陆过程中姿态角估算的改进方法。通过地面坐标系到摄像机坐标系的转换矩阵、机体坐标系到摄像机坐标系的变换矩阵、机体坐标系到地面坐标系的变换矩阵求解,确定无人机的姿态信息;利用无人机着陆过程中跑道的图像地平线和跑道数据等特征提取,在获取摄像机姿态角的基础上,计算无人机的滚转角和俯仰角,用跑道特征来估算无人机偏航角;通过矩阵变换解算出无人机的姿态角,并通过仿真进行了实验验证。该方法对摄像机的安装位置没有特殊的要求,解除了传统方法对摄像机安装位置的限制,简化了无人机姿态信息的求解方法。     

基于多尺度融合的自适应无人机目标跟踪算法

针对无人机（UAV）跟踪过程中目标的尺寸小、尺度变化大和相似物干扰等问题，提出了一种基于多尺度注意力和特征融合的自适应无人机航拍目标跟踪算法。首先，考虑到无人机视角下干扰信息多，构建了深层多样化特征提取网络，提供鲁棒表征目标的语义特征和多样化特征；其次，设计的多尺度注意力模块，抑制干扰信息的同时保留了不同尺度的目标信息；然后特征融合模块将不同层特征进行融合，有效整合了细节信息和语义信息；最后，使用多个基于无锚框策略的区域建议模块自适应感知目标的尺度变化，充分利用整合的特征信息实现对目标的精准定位与稳定跟踪。实验结果表明：该算法在数据集上的成功率和准确率为61.7%和81.5%，速度为40.5 frame/s。该算法对目标的辨别能力、尺度感知能力和抗干扰能力明显增强，能有效应对无人机跟踪过程中的常见挑战。     

基于多尺度分割注意力的无人机航拍图像目标检测算法

随着无人机（UAV）遥感技术的发展,无人机航拍图像目标检测逐渐成为无人机应用领域的一项核心技术,在交通规划、军事侦查及环境监测等领域具有重要应用价值。针对无人机图像中小目标实例多、背景复杂及特征提取困难的问题,提出一种基于多尺度分割注意力的无人机航拍图像目标检测算法MSA-YOLO。首先,利用嵌入在骨干网络瓶颈层的多尺度分割注意力单元建立多尺度特征间的远程依赖关系,从而强化关键特征的表达能力并抑制背景噪声干扰;其次,设计了一种自适应加权特征融合方法,该方法动态的优化各输出特征层权重,实现浅层特征与深层特征的深度融合;最后,在VisDrone公开数据集上的实验结果表明：该方法取得了34.7%的平均均值精度（mAP）,相比于基线算法YOLOv5提高了2.8%,在复杂背景下仍能显著提升无人机图像目标检测性能。     

基于改进YOLOv5的无人机实时密集小目标检测算法

无人机航拍图像与自然场景图像相比背景更复杂,存在大量密集小目标,对检测网络提出了更高的要求。在保证目标检测实时性的前提下,针对无人机视角下密集小目标检测精度低的问题,提出一种基于YOLOv5的无人机实时密集小目标检测算法。首先,将空间注意力(SAM)与通道注意力(CAM)相结合,改进CAM中特征压缩后的全连接层,降低计算量。另外,改变CAM与SAM的连接结构,提高空间维度特征捕获能力。综上,提出一种空间-通道注意力模块(SCAM),提高模型对特征图中小目标聚集区域的关注程度;其次,提出一种基于SCAM的注意力特征融合模块(SC-AFF),根据不同尺度特征图自适应分配注意力权重,增强小目标的特征融合效率;最后,在主干网络中引入Transformer模块,并利用SC-AFF模块改进原有的残差连接处的特征融合方式,更好地捕获全局信息和丰富的上下文信息提高复杂背景下密集小目标的特征提取能力。在VisDrone2021数据集上进行实验,YOLOv5s基准下,改进后模型的mAP₅₀提高了6.4%,mAP₇₅提高了5.8%,对高分辨率图像的FPS可达到46...     

无人机下滑着陆DGPS/INS导航及引导系统的仿真与试验研究

介绍了一种采用输出校正方式DGPS/INS组合导航系统引导无人机下滑着陆的方案。给出了该方案的数学模型,对组合导航系统进行了数字仿真,并在数字仿真的基础上进行了动态跑车试验,验证了所设计的输出校正方式DGPS/INS组合导航系统能够满足引导无人机自动下滑着陆的精度要求。     

基于多尺度深度学习的自适应航拍目标检测

无人机已经被广泛应用到各个领域,目标检测成为无人机视觉领域关键技术之一。针对无人机图像中场景复杂、尺度多变、小目标丰富等问题,提出了一种基于多尺度深度学习的自适应航拍目标检测算法。首先,构建自适应特征提取网络MSDarkNet-53,引入多尺度卷积方式,采用不同类型卷积核对不同尺寸目标进行运算,有效扩大感受野。其次,结合注意力机制的优点设计卷积模块,自适应优化特征权重,增强有效特征,抑制无效特征,得到表征能力更强的特征。最后,构建基于多尺度特征融合的预测网络,根据小目标的特点,选取多层级特征映射融合成高分辨率特征图,在单一尺度上进行目标分类和边界框回归。实验表明：本文算法提升了无人机图像的目标检测精度,具有良好的鲁棒性。     

多尺度层级金字塔网络的无人机入侵检测方法

近年来,无人机的快速发展给众多领域带来便利,然而无人机入侵给机场安全带来了巨大的挑战。由于无人机目标小、背景复杂、飞行速度快等特点,现有的主流目标检测方法通常难以准确地识别出入侵的无人机,易产生误检漏检的现象。提出了多尺度层级金字塔网络的无人机入侵检测方法,同时利用特征融合模块赋予特征金字塔不同层级、不同尺度的图像语义信息,并通过网格删除和4-Mosaic数据增强技术,对小样本数据集进行扩充,有效地提高了模型的泛化性能。实验表明,方法较于目前最优的无人机检测方法性能提升了5.5%。     

基于激光扫描和计算机视觉的无人机全天候自主着陆导引技术

为了解决基于GPS导航的无人机受他国控制和易受干扰的潜在危险问题,提出以GPS导航系统为主,以捷联惯性导航结合主动式红外激光扫描定位及计算机视觉识别着陆跑道为辅的无人机导航和着陆精确导引新技术,实现无人机全天候的自主精确着陆。提出了该技术的具体工作原理和工作过程,对激光扫描系统的工作原理和扫描模型及扫描参数的确定、着陆点的激光反射装置的确定、着陆点坐标与着陆跑道方向的确定问题和防止发生由其它反射物或红外光源误导的措施等问题进行了分析和研究。     

第一视角飞行模式设计与无人机着陆试验研究

设计了一种第一视角飞行模式,同时观察图像与导航数据来控制无人机飞行并实现着陆.第一视角飞行是一种基于无人机上加装无线图像传输设备,在地面看屏幕操控无人机的操作模式.无人机操纵员通过观察前视探测器拍摄的图像和导航数据控制遥控器,地面控制站捕捉遥控器的输出信号并把该信号通过数据链传至机载飞控系统,从而实现对无人机的控制.该飞行模式的实现,提高了无人机飞行的机动性,突破了小型无人机只能在本场着陆的限制,使无人机可以在远离本场情况下安全着陆.     

基于Swin Transformer和注意力机制的红外无人机检测算法

红外无人机目标检测在军民领域的应用前景广阔。由于无人机目标尺度较小,空中环境复杂多变,目前普遍存在检测率低和误报率高的现象。针对复杂场景下红外无人机目标检测不良等问题,本文提出ST-YOLOA目标检测模型。首先,使用Swin Transformer网络架构和协调注意力（CA）机制搭建STCNet骨干特征提取网络;其次,特征融合部分采用带残差结构的PANet路径聚合网络构建特征金字塔提升整体特征提取能力,同时改进了上下采样方式以增强检测能力;最后,使用解耦检测头预测无人机目标的位置。试验结果表明,本文提出的模型检测精度为92.8%,检测速度达到了22帧/s,这表明该模型与其他模型相比具有较好的检测效果,且基本满足实时性检测要求,对于多无人机目标场景下的检测具有现实意义。     

一种检测机场跑道辅助飞机着陆的系统设计

跑道作为机场的关键设施,是飞机着陆和减速滑行的区域,通过视觉定位方法计算飞机相对跑道的位置,可以作为辅助飞机快速平稳着陆的一种思路。视觉传感器所需成本较低,对安装环境要求不高,本文旨在设计一个仅靠视觉传感器对飞机进行定位的辅助着陆系统,运用目标检测和视觉定位两个模型,计算飞机相对跑道的位置。首先搭建出等比例微缩的机场跑道模型,视觉传感器产生运动模拟飞机飞行路径,目标检测模型通过机载视觉传感器获取的图像识别出跑道区域,随后视觉定位模型提取图像中跑道区域特征点,计算飞机相对跑道的位置。分别对目标检测和视觉定位两部分的实现原理及难点进行阐述,尝试将目标检测和视觉定位结合起来实现飞机降落时的定位,描述辅助着陆系统设计的整体思路。     

基于DNET的空中红外目标抗干扰识别算法

复杂空战背景下针对人工干扰的博弈是红外空空导弹精确探测制导技术发展面临的瓶颈和核心技术。针对人工干扰对空中红外目标产生的遮蔽、黏连、相似等干扰现象,以及目标机动和相对运动造成的形状、尺度、辐射特性剧烈变化等实际问题,提出一种基于信息特征提取的深度卷积神经网络DNET空中红外图像目标抗干扰识别算法。首先,DNET网络对大尺度特征图像采用密集连接模块,在前部通道保存每一层的网络输出,在网络末端引入特征注意力机制,获得每个特征通道的信息特征识别权重。然后,加入多尺度密集连接模块,并与多尺度特征融合检测结合,提高对大尺度变化情况下的目标特征提取能力。实验结果表明,在伴随红外诱饵干扰的实时检测条件下,红外目标由点目标变化为成像目标,直至充满视场的整个过程中,本文抗干扰识别算法的识别精确度、召回率及识别速度分别达到99.36%、96.95%、132 fps,具备识别精确度和召回率高、识别速度快等优点,并具有良好的鲁棒性。     

超燃冲压发动机燃烧流场纹影图像无监督分割方法

超燃冲压发动机燃烧室流场纹影图像常存在大量噪声信号,如何高效、准确提取燃烧流场图像的主要波系结构成为当前亟需探索的问题。以超燃冲压发动机燃烧室内冷流到氢燃料点火阶段流场为研究对象,基于深度神经网络方法,发展一种燃烧室内流场的关键波系结构快速识别方法。首先,采用基于图论的超像素分割方法对纹影图像进行聚类分割,为语义信息明显相同区域分配伪标签;其次,设计了一种全卷积特征提取神经网络,并使用残差结构对各个通道进行加权,提取纹影图像高级语义特征;最后,使用交叉熵目标函数优化网络模型,并通过阈值滤波操作去除噪声像素点,提升语义分割效果。结果表明：与K-means及自适应高斯阈值方法相比,本文提出方法在准确率、召回率、F1分数和交并比指标性能明显是最优的,能够准确完成燃烧流场纹影图像语义分割任务,可以更加清晰地反应流场内的主要波系和剪切层结构     

进场航班双目标调度的鲁棒优化研究

由于天气变化,导致进港飞机降落的处理时间不确定的情况经常发生.因此,需要在受到天气影响,进港飞机在跑道的处理时间不确定时提高跑道的利用率,减少飞机的延误成本.以最小化航班总延误成本和跑道总工作量为优化目标,建立降落飞机的处理时间的鲁棒优化模型,设计出Epsilon约束算法对能够快速得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.通过实例证明了模型的可行性及有效性,对机场终端在天气变化时对进港航班的合理调度具有一定的指导作用.     

Visual inspection of aircraft skin: Automated pixel-level defect detection by instance segmentation

Skin defect inspection is one of the most significant tasks in the conventional process of aircraft inspection. This paper proposes a vision-based method of pixel-level defect detection, which is based on the Mask Scoring R-CNN. First, an attention mechanism and a feature fusion module are introduced, to improve feature representation. Second, a new classifier head—consisting of four convolutional layers and a fully connected layer—is proposed, to reduce the influence of information around the area of the defect. Third, to evaluate the proposed method, a dataset of aircraft skin defects was constructed, containing 276 images with a resolution of 960 × 720 pixels. Experimental results show that the proposed classifier head improves the detection and segmentation accuracy, for aircraft skin defect inspection, more effectively than the attention mechanism and feature fusion module. Compared with the Mask R-CNN and Mask Scoring R-CNN, the proposed method increased the segmentation precision by approximately 21% and 19.59%, respectively. These results demonstrate that the proposed method performs favorably against the other two methods of pixel-level aircraft skin defect detection.     

基于阶层标识的无人机自主精准降落系统

随着微小型无人机（UAV）在航拍、测绘、环境监测、快递投送等民用领域的广泛应用,对微小型无人机的可用性和可靠性提出了更高的要求。为了使微小型无人机能够精确地完成自主降落,由于计算机视觉部署成本低、独立性强、信息丰富等特点,提出了通过识别匹配一种多层嵌套二维编码的阶层降落标识来进行相对定位的算法,并展示了与之对应的阶层标识检测及定位的无人机自主降落系统,由于编码的信息量与其他系统相比,具有高低空的高识别率、编码空间大等特点,故此系统可同时支持单个或多个停机坪的配置,且成本低廉,无需添加机载设备成本。最后对该系统进行仿真验证和实飞测试,表明所提出算法能够有效地实现无人机全自主降落。     

飞机结构X射线裂纹图像智能评定

飞机结构X 射线图像评定过程存在复杂背景下裂纹分割不准、检出难等问题。基于高效层聚合网络提出一种飞机结构X 射线裂纹图像智能评定模型（ELAN-Seg）,将ELAN-Seg 模型和DeepLabv3+模型的射线图像裂纹分割能力进行对比,结合图像处理技术对模型分割的裂纹长度进行评估,利用飞机强度试验及外场维护过程采集的X 射线图像对模型进行验证。结果表明：分割的最小裂纹长度约为3 mm,ELAN-Seg 模型对复杂背景射线图像裂纹分割更加准确,裂纹漏检率小于3.8%,该模型具有工程适用性。     

Approach and landing guidance design for reusable launch vehicle using multiple sliding surfaces technique

An autonomous approach and landing (A&L) guidance law is presented in this paper for landing an unpowered reusable launch vehicle (RLV) at the designated runway touchdown.Considering the full nonlinear point-mass dynamics,a guidance scheme is developed in threedimensional space.In order to guarantee a successful A&L movement,the multiple sliding surfaces guidance (MSSG) technique is applied to derive the closed-loop guidance law,which stems from higher order sliding mode control theory and has advantage in the finite time reaching property.The global stability of the proposed guidance approach is proved by the Lyapunov-based method.The designed guidance law can generate new trajectories on-line without any specific requirement on off-line analysis except for the information on the boundary conditions of the A&L phase and instantaneous states of the RLV.Therefore,the designed guidance law is flexible enough to target different touchdown points on the runway and is capable of dealing with large initial condition errors resulted from the previous flight phase.Finally,simulation results show the effectiveness of the proposed guidance law in different scenarios.     

多无人机辅助定位信标的区域导航定位算法

针对卫星导航系统在受到干扰不可用的情况,研究了多无人机（UAV）辅助的区域导航定位算法。以无人机作为空基信号播发平台,向地面用户广播其位置信息及同步时钟信号,地面用户通过接收无人机位置及与无人机的距离计算出其实时位置。以地面战车为例,为解决伪距单点定位算法中的矩阵不可逆问题,消除地面用户接收机的钟差,基于列文伯格-马夸尔特（LM）算法,提出一种地面用户的定位解算模型,同时,为提高一般最小二乘算法的计算精度,提出了两步最小二乘定位算法。在分析2种算法静态定位精度的基础上,设计了基于车载惯性传感器和无人机辅助定位信息的组合导航实现算法,实现了对战车的连续定位。仿真结果表明,在GNSS拒止环境下,利用无人机播发的定位信标信号并结合地面用户战车自带的惯性导航系统,可以实现对地面用户的可靠连续定位,满足一定区域范围内用户的导航定位需求。     

通信和测量受限条件下异构多UAV分布式协同目标跟踪方法

研究了通信和测量受限的异构多无人机(UAV)网络化分布式协同目标观测与跟踪问题.该分布式UAV系统采用长机一僚机异构型网络结构,以实现在电子静默和战术隐身条件下扩大探测和打击纵深.提出改进的一致性信息滤波(ICF)算法,实现通信和测量范围内各UAV节点的分布式信息融合.由于一致性算法的收敛性与网络拓扑结构的连通性密切相...