無人機視覺導航系統的案例
不同光照條件下的無人機視覺導航系統
視覺導航系統可以實現無人機在不同光照條件下的自主定位。
不同光照條件下的無人機視覺導航系統
視覺導航系統可以實現無人機在不同光照條件下的自主定位。
來源：飛思實驗室
基于視覺的無人機導航綜述
無人機導航可以看作是機器人對如何安全、快速地到達目標位置進行規劃的過程，它主要依賴于當前的環境和位置。為了順利完成預定任務，無人機必須充分了解其狀態，包括位置、導航速度、航向以及出發點和目標位置。
到目前為止，已經提出了各種導航方法，主要分為三類：慣性導航、衛星導航和基于視覺的導航。然而，這些方法都不是完美的；因此，根據無人機的具體任務，采用合適的無人機導航系統是至關重要的。
隨著計算機視覺技術的飛速發展，基于視覺的導航成為自主導航的一個主要研究方向。首先，視覺傳感器能夠提供豐富的環境在線信息；第二，視覺傳感器高度敏感抗干擾能力強，適合感知動態環境；第三，大多數視覺傳感器是被動傳感器，這也阻止了傳感系統被檢測到。基于視覺的無人機導航完整示意圖如圖1所示。
圖1 基于視覺的無人機導航
視覺導航使用視覺傳感器。與GPS、激光閃電、超聲波傳感器等傳統傳感器相比，視覺傳感器可以獲取豐富的環境信息，包括顏色、紋理等視覺信息。
同時，它們更便宜、更易于部署，因此基于視覺的導航已成為研究領域的熱點。如圖2所示，視覺傳感器通常包括以下幾種：
(a) 單目相機
(b) 立體相機
(c) RGB-D 相機
(d) 魚眼相機
圖2 典型的視覺傳感器。(a) 單目相機，(b) 立體相機，(c) RGB-D 相機，(d) 魚眼相機。
展開 無人機導航定位系統關鍵技術研究
無人機的定位功能是無人機自主導航的前提。機載傳感器提供的信息具有不確定性，在GNSS信號消失的情況下難以實現準確定位。因此，國內外許多研究人員提出了多種輔助定位方法。本文基于視覺航拍技術，首先對航拍圖像進行預處理，提取圖像特征信息，然后采用粒子濾波技術提高定位精度。近年來，無人機視覺定位技術在理論研究方面取得了長足的進步，部分成果已進入市場階段，在特殊環境下表現出良好的實用性。與室內無人機或移動機器人相比，無人機在室外環境中的視覺定位存在諸多局限。要實現安全可靠的視覺導航定位任務，仍面臨諸多挑戰。關鍵問題如下：
有限空載問題
為了保持飛行，無人機必須產生足夠的垂直升力，因此它的負載是有限的。目前，無人機可以裝載的儀器包括相機、IMU和測距儀。為了完成無人機的自主定位任務，需要機載控制器，這也增加了負載的重量。如何減輕無人機負載的重量，實現更準確的自主定位，成為視覺導航的關鍵問題。
機載控制器的計算能力有限
無人機視覺定位算法需要對視覺傳感器捕獲的圖像序列進行處理，圖像計算量非常大。即使是具有高計算性能的臺式電腦也需要大量的計算時間。目前，機載設備的處理性能與臺式電腦相差甚遠。常見的解決方案是將地面站與無人機協調，通過地面站計算機運行視覺定位算法，然后通過通信設備將數據傳輸給無人機。室外環境復雜，在需要傳輸大量數據時，通信設備的性能將直接影響無人機定位的實時性。
展開 
美推出中小無人機三層韌性導航系統
這第三層韌性提供了在較長GNSS中斷期間進行導航的能力。除此之外，霍尼韋爾還在開發多種替代導航系統，以確保在GNSS面臨挑戰或被拒止的環境中持續安全可靠運行。
除了支持中小型無人機（尤其是那些執行超視距任務的無人機），這些韌性導航系統的未來應用還將包括自動駕駛、專用商用車和個人導航等行業。
轉自：電科小氙
動態捕獲和AI視覺無人機這些事兒
隨著計算機和人工智能的發展，涌現了一大批高新產業，例如智能機器人、自動駕駛、AR、VR、無人機……這些產品的出現不僅在一定程度上減輕了人們的負擔，同時又可以代替人類去做那些比較危險的工作，不斷提高人們生活的智能性。
掃地機器人的出現極大的便利了人們的日常生活，然而早起的掃地機器人只能實現室內的簡單清掃，在房間內隨機游走，經常出現碰壁現象。如今隨著定位與構圖技術的不斷發展及其在掃地機器人中的應用，目前的掃地機器人已變得非常智能，可通過傳感器對室內的環境進行掃描建圖，并實現自主規劃式清掃，還能做到自主回充斷點續掃等功能。
掃地機器人要真正實現智能清掃，至少要做到以下幾點：
1、知道自己在哪（定位）：也就是掃地機器人在工作過程中需要清楚自己所在房間的具體位置；
2、了解周圍環境是什么樣子（建圖）：也就是需要知道整個房間的地面結構信息；
3、該如何到達指定地點（路徑規劃）：當掃地機器人要到達某個 指定地點時，它能以最優路線到達目的地，并繞開障礙物。
有以上三大能力的掃地機器人就能變得非常智能了，不會像無頭蒼蠅一樣在室內隨機亂跑，而是可以從任意位置出發，根據建立好的地圖實現規劃式清掃。
在人工智能、機器視覺、高精度導航定位和多傳感器融合等技術的推動下，眾多行業迎來了前所未有的發展機遇，人工智能+無人機（AI+UAV）正是具有無限想象力的應用方向。無人機的導航需要依靠周圍環境的地圖和無人機對自身的有效定位這兩個必要條件。目前無人機在已知周圍環境的情況導航的技術已經比較成熟，因而人們的研究熱點逐漸轉移到實現無人機在未知環境下的導航。而定位是導航的前提，這就回到了跟掃地機器人一樣的問題。
展開 關于AI視覺無人機這些事兒
AI技術在無人機的應用研究是目前比較熱點的研究方向，像搜索和救援等場景中，無人機利用AI技術在各種復雜具有挑戰性的環境中進行目標檢索、定位搜救等任務。
此外，無人機執行任務的飛行環境也變得越來越復雜，無人機經常需要在橋梁、樓群、室內、山林等GPS信號差、存在各種障礙物的環境中完成目標的檢測與定位任務，這對無人機的導航功能提出了更高的要求。
同時，目標物周圍的地形地貌等信息是采取救援等措施的基礎，稠密地圖構建也是后續增援進行路徑規劃的重要前提，在無人機救援等場景中具有重要作用。無人機平臺作為AI的載體，利用機器感知，在高速目標識別與定位將會發揮更加重要的作用。
【關于Skydio2】
得益于SLAM與人工智能相關技術快速發展，視覺導航相關技術在機器人、自動駕駛、小型無人機領域得到了廣泛研究，技術日趨成熟。
美國Skydio公司分別于2017年和2019年兩度推出具有卓越視覺導航、建圖、規劃、目標跟蹤功能的消費級無人機。
2020年，該公司獲得1億美元融資，并推出了具有視覺自主飛行能力的工業級無人機Skydio2。
展開 無人機發射無人機，美陸軍探索”可消耗飛行系統”新思路
核心為可消耗飛行系統
增程型“灰鷹”無人機是美國陸軍一個非常重要的裝備項目，它目前承擔的一個重要探索方向，就是在導航環境嚴重退化（比如遭遇大范圍的GPS定位信號和通信干擾）的情況下依然能有效運用，并提供敏感精確的戰場環境感知能力，提供目標信息、甚至是直接發起火力打擊。
增程型“灰鷹”無人機
在這一能力的建設中，發射“伊格特”無人機及同類產品是關鍵的一環，也是整個“空中發射效應（ALE）”概念的一部分。
ALE項目由一系列的多個系統組成，包括飛行器、有效載荷、任務系統應用程序和相關設備等。
簡單描述ALE的概念，就是依托無人機或者有人機作為飛行平臺，向目標所在的高威脅高風險區域投放各種小型化的可消耗飛行系統，用以擴展自身的速度、范圍、視野、殺傷力，從而使有人機或者高價值無人機自身能夠停留在相對安全的后方。
展開 專門對付無人機的鎧甲防空系統為何頻遭無人機摧毀，俄專家解釋
土耳其媒體報道說，根據目前無可辯駁的實戰證據，證明國產貝拉克塔爾TB2攻擊無人機是此類飛機的絕對領導者。世界上任何現有的防空系統都無法阻止它的襲擊，更不用說俄羅斯的鎧甲——S1防空導彈系統,根本不能與TB2無人機相比。
在卡拉巴赫勝利期間，土耳其TB2攻擊型無人機摧毀了50多套俄制防空系統，約140輛坦克和數百門多管火炮裝置。從這個角度來看，打擊無人機是改變游戲規則的系統。當時TB2無人甚至一個小時都沒有休息，始終在空中。
這篇文章還詳細討論了北約空軍聯合中心（JAPCC）編寫的題為“綜合方法應對無人飛機系統”的報告。
俄羅斯專家弗拉基米爾·圖赫科夫對此評論很是不服，他認為，土耳其無人機確實厲害，但安卡拉高估了無人機的功能，但也不能低估俄羅斯世界首創的鎧甲-S1彈炮合一防空系統，專門對付低慢小目標的王牌武器。
本來俄羅斯的鎧甲-S1就是專門對付低空小目標和無人機的專家，它最初是為“針對飛機和直升機的點防空系統，以防止使用高精度武器的飛機的攻擊，特別是在低空和超低空，而開發的主要目的就是”成為打擊小型戰術無人機的理想防空導彈“。
然而鎧甲-S1被土耳其語打破了神話，特別是在敘利亞伊德利卜省，貝拉克塔爾完全可以自由進攻由俄羅斯防空導彈保衛的陣地。
由于鎧甲-S1采取了電子戰的密集措施，因此無法檢測到TB2無人機發射的小型智能彈藥，盡管它們位于雷達的范圍之內。
俄專家弗拉基米爾·圖赫科夫說，事實是，在伊德利卜，敘利亞政府軍的鎧甲-S1是出口修改版本，它們沒有雷達，并且使用光學定位系統檢測目標并將導彈和大炮對準目標。因此，不存在的雷達無法檢測任何東西-不是智能彈藥，不是大型加油機。
這是第一件事。
其次，土耳其人所解釋的敘利亞戰場上TB2無人機戰績被大大夸大了。是的，在敘利亞有兩套鎧甲-S1在戰場上被摧毀了。
展開 反無人機指揮系統亮相珠海航展，讓“黑飛”無人機無所遁形
央廣網西安11月6日消息（記者雷愷）西安天和防務技術股份有限公司“TH-S218C反無人機指揮系統”首次亮相正在珠海舉行的第12屆中國國際航空航天博覽會，讓“黑飛”無人機無所遁形強大功能使其成為全館“場紅”。該系統打破國內反無人機技術對低慢小目標防控系統落后的短板，以高精尖技術實現我國在反無人機技術領域上的跨越式發展。
近年來，隨著消費級無人機的爆炸式發展，它造成的各種威脅也與日俱增。據統計，自2015年8月至2016年9月，僅在美國就發生了726起無人機事故。在中國，無人機墜落傷人、逼停航班和列車的事情也屢屢發生，不法分子甚至策劃利用無人機進行運送毒品等違法活動。除了相關立法還不健全、監管不到位等因素外，由于地面雷達雜波的影響，傳統雷達很難識別這樣的小目標。作為中國軍民融合示范企業，西安天和防務技術股份有限公司依托軍用技術轉化成為民用技術，把軍用雷達探測和光電探測技術應用到反無人機領域，研制出一系列反無人機設備，此次亮相的TH-S218C反無人機指揮系統就是其中最具有代表性的。
記者在現場看到，該系統由多功能裝甲車、雷達、光電跟蹤儀、處置設備、指揮通信設備、系統支持設備等組成，其主要特點是對“低小慢”實現全空域探測與高精度跟蹤，并采用網式攔截，實現迫降、驅離等反制效果。據介紹，其整個反制過程包括搜索、識別、判斷、處置等四個環節，最遠處置距離可達1公里。同時，這套系統還具有管控距離廣、移動監控反制、打擊集群作業、處置時間短等特點，可廣泛部署于機場、監獄、化工園區、軍事禁區等，也可為重大安保、公安及城管執法、政要隨行保護、打擊利用無人機作為載體的走私販毒等活動提供有效的低空安全保護。
展開 霍尼韋爾為蝙蝠飛機旗下貨運無人機提供關鍵導航和傳感器技術
霍尼韋爾（納斯達克代碼：HON）將為蝙蝠飛機旗下Nuuva V300貨運無人機提供其新一代姿態航向基準系統和大氣數據模塊。這些技術將與霍尼韋爾機載緊湊型電傳飛控系統協同工作，為飛行提供關鍵的導航和動態感應數據。
如果說電傳飛控系統在飛行當中起到了“大腦”的作用，那么姿態航向基準系統 AH-2000 及大氣數據模塊 (ADM) 則是“心臟”，為所有航電系統和多個機械系統提供關鍵的動態數據。AH-2000 和ADM是確保飛行安全高效的關鍵因素，并有潛力為多種飛行應用提供服務，包括城市空中交通、商用飛機、公務機和直升機。
“Nuuva V300無人機的突破性操作理念要求高精度、可靠且堅固的導航傳感器，AH-2000 和ADM是實現此功能的關鍵因素。”蝙蝠飛機首席技術官Tine Toma?i?表示道：“該技術使我們能簡單直觀地通過點擊鼠標控制飛行，而無需對操作員進行傳統駕駛技能培訓，從而幫助客戶迅速擴大運營規模?！?蝙蝠飛機Nuuva V300是一款遠程且大容量的自主無人機。它利用電池電源垂直起降，這意味著它不需要跑道，并且運營成本大大低于直升機。它可以負載460公斤（約1000磅）飛行超過300公里（約186英里）。在以往只能通過直升機運送的區域，它無疑是理想的解決方案。
“無人機，特別是用于包裹投遞時，必須配備高性能的慣性系統以確保為電傳飛控系統提供盡可能準確的位置和速度相關信息?！被裟犴f爾航空航天集團中國首席技術官肖進表示：“像Nuuva V300這樣的無人機將改變物流公司包裹投遞的方式?；裟犴f爾一直在不斷更新機載產品和技術以使無人機飛行更安全輕松，對此我們感到十分自豪。”
緊湊型姿態航向基準系統AH-2000 采用霍尼韋爾新一代業界領先的基于微機電系統（MEMS）的慣性傳感器來提供飛機姿態和速度信息。
展開 
基于uC/OS-II操作系統的無人機飛控系統軟件設計
基于uC/OS-II操作系統的無人機飛控系統軟件設計
史峰，何立明，馬曉峰，史中正
摘要：針對以往飛控系統軟件中代碼多，可靠性、實時性差，不具通用性等缺點，采用uC/OS-II操作系統設計無人機飛控軟件，利用操作系統來進行軟件中各任務的實時調度和通信。通過地面測試和空中試驗表明：該軟件系統具有可靠性高、實時性強等優點， 滿足飛控系統軟件設計要求。
關鍵詞：飛控系統; uC/OS-II；優先級劃分；調度與通信
0、引言
無人機飛行控制系統是一個復雜的多任務系統, 要求不僅能夠與地面控制站雙向通信、采集傳感器數據、進行飛控/導航計算、驅動執行機構等, 還要求可靠性高、實時性強。傳統的飛控系統軟件大多按預先設定的順序循環執行, 具有代碼多，可靠性、實時性差， 不具備通用性等缺點。
針對以上缺點，本文采用uC/OS-II操作系統開發無人機飛控軟件, 將復雜的處理任務交給操作系統進行實時調度，滿足無人機飛控系統實時、多任務的要求。
展開 一種小型固定翼無人機彈射系統的設計 ￥49.9
</p><p><strong>4結論</strong></p><p>本文提出了一種基于拉簧動力的固定翼無人機發射系統，該系統具有占地面積小、質量輕、發射成本低，對無人機的適用性好等優點，可適用于大多數小型固定翼無人機在無滑跑起飛條件下的應用。并利用MATLAB、SoildWorks對關鍵參數進行計算與仿真，保證該系統設計的合理性。本文提出的固定翼無人機發射平臺將固定翼無人機起飛的方式由長距離的滑跑起飛變為超短距離的彈道發射，能實現小型固定翼在海面、湖泊等大范圍的水域內的起飛與偵察，極大提高了對水域偵擦的經濟型與便捷性；可以將具有長距離巡航的固定翼無人機在野外環境平穩發射，對于野外搜救、野生動物調查、森林火險勘察等大范圍野外活動有極為重要的意義。</p><p><strong>參考文獻</strong></p><p>[1] 付國強, 陳建國, 司亮,等. 中程固定翼無人機發展綜述及總體設計技術研究[C]// 2019年(第四屆)中國航空科學技術大會. 0.</p><p>[2] 魏志強, 劉馨澤. 飛機起飛過程的加速特性分析與軌跡仿真[J]. 飛行力學, 2019, 037(004):17-20.</p><p>[3] 張程皓. 小型多旋翼無人機航拍的新探索[D]. 2019.</p><p>[4] 孫志宏．無人機彈射起飛技術分析［Ｊ］．測繪與空間地理信息，2０１４，３７（８）：１７４－１７５.</p><p>[5] 唐友亮, TANG, You-liang,等. 無人機液壓彈射滑行小車緩沖系統仿真研究[J]. 液壓與氣動, 2018.</p><p>[6] 劉希軍, 朱新宇, 高麗霞,等. 固定翼無人機電磁彈射用直線感應電機設計與研究[J]. 航天控制, 2020, v.38;No.183(01):71-76.
展開 煤礦無人機智能系統設計與實現
航空測繪無人機設計選用深圳市大疆創新科技有限公司生產的DJI Phantom 4 RTK無人機，該機型實現了視覺避障+超聲波測距避障系統，配合上位機軟件實現了生態厘米級建模。礦區安防巡查深圳市大疆創新科技有限公司生產的DJI M210 V2無人機和DJI Mavic 2行業雙光板無人機，DJI M210 V2無人機實現了前視下視上視視覺避障系統，DJI Mavic 2行業雙光版無人機實現了視覺避障系統、大于等于24GB機載內存(機載內存可加密)、可見光成像+紅外熱成像系統。設施設備巡檢選用了DJI M210 V2無人機。三種無人機機型都實現了最大可承受5級風 12m/s風力、8km通視環境測控距離、-20℃ 至 40℃工作溫度、無線+4G備份通信鏈路功能。根據不同的功能給相應的無人機分別設計配置了Z30變焦相機云臺、XT2A25SR雙光云臺、X5S相機、TB55電池、精靈4電池、DJI Mavic 2行業雙光版電池、M600用X3/X5安裝支架、M200用XT2轉接座、M210喊話器、M210隨動補光燈等負載配件。建模和智能管控平臺使用深圳市大疆創新科技有限公司的TERRA、FLIGHTHUB司空政企版。
2 煤礦無人機智能系統功能設計
2.1 基于二維、三維建模的地表沉陷及生態環境監測功能設計
為掌握礦區綜合生態環境狀況，需對礦區地表下沉及生態環境的綜合監測，礦區以往大都采用在地表多點固定位置，安裝相應監測傳感器實現對地表沉陷監測[7]，因礦區面積大、地形復雜，在安裝、維護、通信上難度大。生態環境監測及建模依賴于專業的測繪遙感飛行器，需有專門的遙感測繪單位完成[8]，這種測繪方式成本高周期性長。
此設計立足于小型無人機進行地表二維、三維監測和重建技術，系統根據監測區域自動生成航測路線，航測周期為一星期一次，最終實現精度達到厘米級的地表沉陷及生態環境監測。
展開 無人機激光雷達測繪系統應用
無人機LiDAR激光探測與測量
LiDAR激光探測與測量，也就是激光雷達。是一種遙感技術，它使用快速激光脈沖來繪制地球表面的地圖。LiDAR 在用于創建用于各種業務應用程序的高分辨率數字表面、地形和高程模型時非常有用。
在過去的十年中，無人機在農業環境測繪的監測領域發展迅速，而無人機激光雷達掃描系統使得無人機在測繪監測領域的市場更為廣闊。
LiDAR 系統，可以收集和映射對象的詳細信息和精確的 3D 模型：例如，植物、樹木、建筑物、堤防等基礎設施和地表。
光探測和測距 (LiDAR) 的工作原理是將激光脈沖快速連續地發送到一系列準確定義的方向。測量每個激光脈沖從目標反射并返回到 LiDAR 掃描儀所需的傳播時間，可以重建掃描儀周圍表面的距離和方向。將 LiDAR 掃描儀連接到像無人機這樣的移動平臺上，可以在無人機平臺向前移動時對更大的表面積進行 3D 映射。
激光雷(LiDAR)搭載無人機的應用領域
1.事故現場
LiDAR 是一種主動系統，它使用紫外光、近紅外光對不需要外部光的物體進行成像以進行有效映射。例如，在夜間監測洲際堆積時，可以輕松部署配備 LiDAR 無人機，單次通過現場。
作為基于無人機的解決方案，可以即時返回具有可見細節的準確信息，然后可以作為證據在法庭上接受。在地面，清障人員和環衛人員可以快速開始清理過程，通過解放通勤者和減少事故人員的開支，節省數千甚至數百萬美元。
2. 農林調查
森林規模龐大，管理這些廣闊的地區可能會讓人不知所措。評估森林清單的傳統方法既耗時又低效——有時僅僅是大面積的粗略估計。
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