顾及复杂环境约束的无人机三维航迹快速规划

针对在地形、禁飞区、气象、危险物、通视约束等复杂环境下，无人机三维航迹规划存在效率差与精度低的问题，本文通过设计多层扩展A*算法，提出了一种顾及复杂环境约束的无人机三维航迹快速规划方法。该方法剖析典型复杂环境对无人机航迹的多种约束信息等，构建三维航迹规划环境模型；通过结合无人机自身性能约束，设计多层扩展A*算法进行三维分层扩展，搜索获取无人机最优参考航迹；采用线简化和线平滑的方式对参考航迹进行简化与优化；最后选择典型案例区域开展试验分析，证明本文方法能够快速准确地规划出复杂环境下的最优可行航线。     

基于等高线构建无人机航线的新型仿地飞行策略

建筑物墙面、悬崖或危岩等目标物的立面信息对于地物精细化建模、地灾调查、分析、评估及防治等具有非常重要的作用。传统倾斜摄影测量获取影像的方式缺乏对地物立面信息的详细描述，在地形落差较大的地区也存在因影像重叠率不同而建模失败的情况。仿地飞行策略在一定程度上解决了上述问题，但其对于突然的高度变化，不能满足精细化建模的要求。本文提出了一种基于等高线构建无人机航线的新型仿地飞行策略，该方法基于目标区域的DSM生成等高线，经等高线简化、偏移等处理完成无人机航线的设计。通过试验将该方法构建的模型成果与传统仿地飞行方法建模成果相比较。结果表明，本文提出的方法可将悬崖上的危岩等刻画得更加真实，且相对于传统仿地飞行垂直于高度变化方向的航线设计为平行于等高线的航飞路线，避免了频繁的高度变化，有益于延长无人机执行飞行任务的时间，因此是一种有效、实用的航飞路线设计方法。     

复杂地势下轻小型无人机LiDAR自主航线设计

针对现有的LiDAR航线设计软件绝大多数针对大中型无人机,主要依靠飞行人员根据实际经验敷设航线,少数采用传统摄影测量改变基线长度的方式实现复杂地势下LiDAR航线自动敷设,但高地势地区航线较密,飞行成本高,有局限性,目前能实现轻小型无人机载LiDAR航线自主敷设的软件很少等问题,参照轻小型机载LiDAR的特点,该文提出一种复杂地势下基于DEM改变航高的航线设计方法。以延庆某山区进行试验。结果表明:该方法适当放宽分区高差限制,综合考虑地形信息、飞机性能等要素,使得单条航带点云密度得到保证,提高航线规划效率,节约飞行时间。将考虑DEM与未考虑DEM两种方式对比,确保重叠度,满足工程点云密度,便于后期数据处理。     

面向城市复杂区域的无人机倾斜摄影航线规划方法

本文针对城市复杂区域倾斜摄影建筑物遮挡问题,提出了一种无人机航线规划方法。该方法首先基于前期测区踏勘成果确定航线的高度范围,选择合适的高度并进行合理性验证;然后通过建筑最密集区域确定航线方向并计算重叠度;最终根据侧视影像临界点设计该区域的航线路径。本文以大型企业园区为例进行实景三维建模试验。结果表明,基于该方法建立的三维模型,每栋建筑均能保持完整的侧面纹理,且与飞行控制软件自动规划的航线相比,模型分辨率更高,纹理及整体效果更佳。     

基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法

针对遥感观测的需求与特点,提出一种基于遥感任务的凹多边形区域无人机 (UAV) 航迹规划算法,旨在保证UAV不相撞与区域全覆盖的前提下,总耗时更短. 根据遥感影像获取的特点,采用统一主飞行方向,定点拍摄进行UAV航迹规划. 通过航线分割点求取、多边形划分、UAV分配、碎片多边形合并与UAV再分配以及航点信息求取五个步骤,得到在选定主飞行方向的情况下UAV航迹的优化. 通过选取凹多边形及其凸包的边所在的方向分别为主方向,得到全局最优解. 实验结果表明:该算法能合理分配UAV并进行航迹规划,比传统方法更为高效、适用性更强.      

多种下垫面作业区域的无人机倾斜摄影智能化航线规划方法

传统的无人机倾斜摄影航线规划方法涉及知识面较广、专业性较强、自动化程度较低,且较少考虑不同下垫面作业区域的航线规划。本文针对平坦区域、高层建筑物区域、平坦与高层建筑物混合区域、山地或丘陵地区,依据倾斜摄影基本原理,综合考虑成图区域、成图分辨率、图像重叠度、纹理覆盖度和地形地貌等诸多因子,分别设计了相应的航线规划方法,并依此研发了一套智能化的航线规划软件,该软件人机交互较少,大大降低了无人机倾斜摄影航线规划的门槛,使得无人机倾斜摄影技术变得触手可及。     

无人机倾斜摄影测量在城市竣工测量中的应用研究

以某小区竣工测量为研究对象,从无人机倾斜摄影测量原理出发,对无人机倾斜摄影测量中航线设计、像控点布设、多视影像匹配及自动空三等关键技术及技术流程进行了介绍。重点对无人机摄影测量数据与全站仪测量数据进行精度验证。结果表明,无人机倾斜摄影测量精度满足城市竣工测量精度要求。     

以卫星影像为底图的无人机图像自动拼接方法

针对无人机影像受成像角度倾斜、光照不均匀等影响,导致常规匹配方法拼接效果较差的问题,该文提出一种基于现有卫星影像的由粗到精无人机图像自动拼接方法。首先,在对图像进行粗匹配阶段,提出了一种基于环状描述子的尺度不变特征变换,用于解决图像间旋转和尺度的差异,较好地克服了SIFT算法描述子维度较高且计算量大的不足。其次,引入分块互信息进行精匹配,减少拼接过程中的累计误差。最后,采用该文提出算法对无人机图像进行拼接,实验结果表明,该文提出的无人机图像拼接算法在满足实时性要求的同时可以达到较高精度。     

无人机构架航线设计在地籍测量中的应用研究

针对传统地籍测量方法效率低、成本高、测量周期长等问题,本文探讨了一种基于无人机摄影测量技术的地籍测量方法。首先,在航线规划时,采取了一种构架航线设计方案,提升影像之间的系统关联度,使影像匹配更加充分;其次,在空中三角测量过程,为高效发挥差分无人机定位优势,考虑采用最佳摄站坐标权值下的辅助光束法平差策略;最后,将生产的数字地表模型(DSM)应用于地籍图矢量采集当中,并开展相应的精度分析。经实验验证,本文的无人机构架航线设计方法能协助完成任务区完整的地籍测量任务,在确定最佳摄站坐标权值后,无需野外控制点即可满足1∶500比例尺地籍图生产精度要求,大大提高了测量效率,具有较强的工程应用价值。     

基于卫片的非序列无人机影像快速概略拼接方法

针对非序列无人机影像,提出了一种基于卫星影像的无人机影像快速概略拼接方法。该算法首先利用改进的SURF算法提取特征点,然后利用最小欧氏距离寻找匹配点,最后结合模板匹配方法确定最终的正确匹配点。利用匹配点的尺度和方向信息计算无人机与卫星影像之间的相似变换参数,确定无人机影像的概略位置。试验结果表明,该算法拥有快速、准确和高适用性等优势,对卫星影像没有严格的时效限制,有一定的地形变化容错能力,能够满足快速概略拼接的要求,是一种可行的无人机影像概略拼接新方法。     

面向三维重建的无人机航拍路径规划技术研究综述北大核心CSCD

在对城市大场景的三维重建中,使用无人机在低空采集图像成为主流方案,通过优化无人机的航拍路径,能有效提高场景三维重建的精度和效率。为此,近年来致力于发展新的无人机航拍路径规划技术和方法,包括视点规划和飞行路径规划,取得了显著成果。本文通过概述无人机航拍路径规划的基本流程,详述基于二维模型、三维模型和未知环境下的航拍路径规划技术,对比不同路径规划方法的优缺点,探讨无人机航拍路径规划的发展趋势,为开展无人机航拍控制、大场景三维重建研究提供重要参考。     

一种基于单目视觉的无人机仿地飞行方法

仿地飞行对于无人机航测至关重要,能否相对地面保持稳定的航高直接关系到无人机在复杂地形区域的安全性和数据质量问题。本文提出一种基于单目视觉的无人机航高估计方法,通过光流法对无人机实时获取的视频进行跟踪和分析,提取运动信息以估算实时航高。试验结果表明,该方法能够快速、准确地估算无人机实时航高,在没有地表高程信息的情况下实现了自动仿地飞行。     

元胞自动机最短路径算法优化

概括了当前GIS中最短路径算法,分析了元胞自动机在最短路径分析算法中的原理及应用现状,并从两个方面对基于元胞自动机的最短路径算法进行优化即直线优化的元胞自动机最短路径算法。(1)将A*算法中的启发函数引入元胞自动机模型,提出了直线优化元胞自动机最短路径模型;(2)考虑道路网特征对最短路径算法的影响,得出具有道路网自适应性的最短路径分析模型。最后选取不同形态特征的shp道路网数据,验证了优化算法在实际应用中的适用性和高效性。     

应用人工免疫算法快速规划3DTF/TA~2航线

针对复杂环境下单(双)机TF/TA2飞行路径规划问题,提出了满足飞机可飞性和可操作性的人工免疫算法飞行航线规划方法;设计了综合3D威胁信息的惩罚函数(亲和力函数);构建了包含动态、静态威胁及不可飞区域的综合威胁模型。据此,设计了不同威胁度环境下的单、双飞行航线,并将人工免疫算法规划的航线与遗传算法进行比较。结果表明,在简单威胁环境下,遗传算法规划时间短、路径较长;在复杂环境下,遗传算法的单机规划失败率极高(大于95%),双机规划失败。人工免疫算法能够为单(双)机规划出一条最优及多条待选飞行航线。     

利用低空无人机飞控数据的摄影航带全自动整理方法

本文为低空无人机平台弱控制航摄影像建立符合航测处理要求的区域网,提出了基于无人机飞控数据的无人机影像航带整理技术;分析了无人机影像航测处理区域网构建要求,提出针对无人机航测处理的航带整理技术流程;设计了基于飞控姿态数据的无人机起降和转弯影像自动剔除算法,自动生成航带;并提出了基于飞控数据快速计算像片FOV算法,构建区域网内像对链接关系;对实际无人机航摄的两个测区进行航带整理实验,结果表明基于飞控数据可快速构建区域网,满足空三匹配和挑片测图要求。     

多级道路网的最优路径算法研究

针对大区域道路网的最优路径问题．分析了现有算法的不足．提出了采用金字塔似的多级道路网数据模型解决大数据量的网络分析问题．论述了多级道路网的数据模型构建以及多级道路网的最优路径算法。从实例分析可以看出，该模型及算法在处理大区域道路网最优路径分析上是可行的.     

消费级无人机在大比例尺测图中应用与精度评价

以分别搭载大视场角普通相机和鱼眼相机的消费级无人机为例,在对相机的高精度标定基础上,选取典型丘陵和山地实验区分别对两种消费级无人机大比例尺测图能力进行实验和精度评价,结果证明消费级无人机在合理的航测方式下,其测图结果的空三精度、分辨率及高程精度均可满足国家1∶500大比例尺地形测图的精度要求,可以推广应用到小范围大比例尺测图和修测任务中。     

面向电网巡检的多旋翼无人机航测系统关键技术研究及应用

针对无人机电力巡检所面临的定位精度低、近距离巡检操控难度大、自动化程度低、人为操控事故风险高等问题,本文提出了利用多旋翼无人机RTK差分定位技术、复杂塔型飞行规则机器学习算法等无人机航测系统技术,研发面向电网巡检的无人机智能操作系统及控制终端,提升电网线路日常管理和应急指挥的规范性、便利性和经济性,为电网管理部门提供一种低成本、易操作、高效率、机动灵活的新型巡检模式。