航迹误差对无人机坠地伤人风险评估的影响

为提高无人机(UAV)安全风险评估的精确性和置信度,在坠地安全风险评估过程中,考虑航迹误差导致的事故瞬间UAV位置和高度的不确定性,及其对坠地撞击点和撞击速度的影响,分析UAV坠地的水平位置误差和高度误差分布特征,确定UAV失效瞬间位置和高度,建立坠地撞击点预测模型,计算其坠地撞击速度,并以M210-RTK型UAV为例,分析不同航迹误差对坠地时间、地面撞击点位置和坠地动能的影响。结果表明:航迹误差作用下,坠地撞击点分布遵循正态分布特征;随着飞行高度的增加,航迹误差对坠地位置的影响逐渐下降,高度误差对坠地动能的影响呈先增后减的趋势。     

悬停状态双旋翼气动干扰与安全间隔研究*

为了保证旋翼无人机编队飞行时的安全性,探究双旋翼间的气动干扰作用,采用计算流体力学仿真的方法,研究悬停状态下不同间隔的双旋翼流场干涉特征和气动参数变化。首先通过单旋翼实验和数值结果对比,验证数值方法的有效性;然后分析不同间隔双旋翼流场干涉的截面速度分布和涡量分布特征;最后讨论双旋翼作用下间隔对气动参数的影响。研究结果表明:气动干扰主要影响2#旋翼的流场特征和气动参数;当两旋翼无横向间隔时,流场可保持对称性,气动力变化主要表现为拉力和扭矩的降低;当横向间隔0.5D≤X≤1.0D时,2#旋翼速度场和涡量场扩散范围受限,其流场出现明显非对称特征;在X=0.5D且1.0D≤Z≤3.0D间隔时2#旋翼受到显著俯仰力矩作用,为悬停较危险区域。     

兼顾公平与效率的无人机应急中继通信选址优化问题

为提高应急救援中无人机应急中继通信资源配置的公平与效率,在考虑无人机中继通信覆盖范围限制、各受灾用户集群点分布情况、受灾群众公平性感知的基础上,构建以最大化系统吞吐量为效率目标、最小化受灾群众公平损失值为公平目标的无人机应急中继通信选址多目标0-1非线性整数规划模型,采用基于k-means的模拟退火算法对其进行求解,并以实际案例为背景构造算例,验证本文提出模型和算法的可行性与有效性,并进行多目标分析及参数敏感性分析。研究结果表明：本文提出的模型和算法能在较短时间得到无人机应急中继通信选址方案,保证所有受灾用户集群点获得通信中继;同时,确定最佳无人机设备数量,验证公平目标与效率目标存在悖反关系。     

水源地污染源无人机遥感监测

无人机遥感是近年新兴的航空遥感技术,随着无人机平台与载荷的不断进步,其研究应用愈加深入,已广泛应用于各行业领域,并作为卫星遥感技术的补充,愈加发挥着重要作用。为拓展无人机遥感技术应用潜力,分析无人机在环保领域应用效果,以扬州市南水北调工程东线输水水域的水源地为研究区域,基于其污染源特征及周边生态环境状况,研究无人机平台与载荷搭配(可见光与热红外)技术,监测研究区污染源,分析其对水质的潜在影响。结果表明,研究区存在多处污染源,主要为点源污染(工业点源、水产养殖、生活污水),面源污染(河道码头、水土流失、农业)和内源污染(航运船舶、桥梁交通运输、渔民生活)等,同时,发现某助剂厂隐藏在水面下的4个排污口。该项技术的实验研究,发挥了无人机平台与载荷搭配应用效果,获取了污染源的类型、数量、空间分布及其扩散形态,为水源地无人机遥感技术应用奠定了工作基础。     

基于材料分类的无人机部件中性盐雾加速实验研究

使用纯度≥95.5%的工业氯化钠配置5%的中性溶液作为腐蚀加速溶液,根据无人机部件的材料分类,选取金属和非金属典型部件进行中性盐雾实验.实验结果表明:非金属材料和部分表面经过特殊处理的金属材料构件具有较强的耐盐雾侵蚀能力,而部分金属表面经过实验后受到了较严重的侵蚀.针对这一实验结果,分析了盐雾对无人机典型部件的侵蚀机理,总结出中性盐雾环境下各部件的腐蚀规律,给出了提高无人机系统部件抗盐雾侵蚀能力的措施.     

沿海地区无人机装备环境适应性分析

针对沿海地区无人机装备所处的特殊气候环境,结合装备的使用和实验,分析了霉菌、盐雾、高温、潮湿等主要因素对无人机装备的影响机理,总结了无人机装备在沿海地区受环境因素的侵蚀规律,最后从结构设计、材料选取以及装备日常保养等方面给出了提高无人机装备环境适应性的具体措施.     

基于贝叶斯网络的物流无人机失效风险评估*

为降低城市物流无人机（UAV）失效坠落风险,通过考虑其运行环境和系统故障等因素的影响,以城市物流无人机运行数据为基础,从系统故障、运行环境和人为因素3方面提取失效诱因;分析物流无人机失效模式,并构建意外坠落事故的贝叶斯网络;基于所建网络和失效诱因发生概率分别计算不同工况下意外坠落事故及各中间事件概率,并基于网络拓扑结构展开反向推理,推演事故的主要失效诱因。结果表明:物流无人机正常运行时发生安全事故的概率为6.54×10-3;其中,电池电量不足、桨叶失效和电池故障是坠落事故的主要诱因,计算结果可为无人机运行安全风险防控提供依据。     

基于无人机多光谱的沼泽植被识别方法

为了探究高分辨率无人机多光谱数据对沼泽植被群丛识别能力,在洪河国家级自然保护区的核心区、缓冲区和实验区分别建立典型样区,通过低空无人机搭载的RGB及多光谱相机获取研究区正射影像,构建多维数据集并确立4种分类方案.采用面向对象的随机森林（RF）算法,对输入的多维数据集进行变量选择和参数（mtry、ntree）调优,构建适合沼泽植被群丛尺度识别模型.结果表明：优化的面向对象的RF算法对沼泽湿地植被具有较高的识别能力,在95%的置信区间内,核心区方案四（结合了光谱波段、纹理特征、几何特征、位置特征、地表高程信息和植被指数）获得最高总体精度为87.12%,kappa系数为0.850,比方案二（结合了光谱波段、几何特征和位置特征）总体精度高12.27%,kappa系数高0.140;对于单一典型沼泽湿地植被识别精度中,芦苇获得最高的用户精度高于88%,生产者精度高于90%,小叶章的生产者精度高于85%,但是在核心区用户精度较低,仅为78%.该方法可以作为沼泽植被群丛识别的有效方法,为研究沼泽湿地生态环境变化提供更准确的数据支持.     

无人机通信信道模型研究

研究合适的无人机通信信道模型对无人机数据链的设计和性能分析具有重要意义。目前,根据无人机不同的飞行状态和不同的飞行环境,通信信道模型可以分为大尺度衰落模型和小尺度衰落模型。在分析这两种模型相关参数和概率分布函数的基础上,结合大尺度衰落和小尺度衰落的特性,利用自由空间路径损耗和粗糙地面路径损耗理论,建立了适合不同环境下无人机特性的统一信道模型。     

无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较

无人机数字摄影测量（UAV-DAP）与激光雷达（LiDAR）凭借其机动灵活、高效便捷和高分辨率的特点,在地形地貌、生态监测、工程勘察、环境规划、林业资源清查等领域得到广泛应用。本文针对数字摄影测量与激光雷达的技术特征和应用趋势,着重比较两者在数据采集、数据处理、应用领域以及成本耗费等方面的区别,分析了两种技术在林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域的最新应用动态,并且基于两者的技术特点和发展动态提出了进一步的可能应用前景。基于运动结构重建算法的数字摄影测量技术获得的数字地表模型在一定条件下可以达到激光雷达技术的超高空间分辨率程度（如0.2 m×0.2 m）,但是数字摄影无法穿透植被冠层,而激光雷达可以较好地穿透植被层从而获取植被及地表信息。然而数字摄影测量技术设备简单、操作方便,成本低廉,并具有较高的空间分辨率,因而能够和高精度、高耗费、大数据量的激光雷达技术形成优势互补。无人机数字摄影测量与激光雷达技术是林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域在快速响应、高精度调查、多时期扫描等方面进一步发展的重要突破口。