無人機(jī)光電探測技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：無人機(jī)光電探測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：無人機(jī)巡檢 中繼鏈路 任務(wù)吊艙 三維地面站軟件

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0026-02

傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區(qū)和跨越江河的輸電線路的巡檢，以及在冰災(zāi)、水災(zāi)、地震、滑坡等災(zāi)情下巡線檢查，所花時(shí)間長、人力成本高、難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。近年來，為減輕人工巡視的負(fù)擔(dān)，提高巡檢工作效率和電網(wǎng)可靠性，無人機(jī)在電網(wǎng)輸電線路巡檢中的應(yīng)用日益廣泛[1-6]。

目前國家電網(wǎng)多家單位先后研發(fā)了各自的電網(wǎng)巡視專用飛行巡檢系統(tǒng)，然而這些系統(tǒng)大多基于中小型無人機(jī)平臺，系統(tǒng)存在航程短、載荷低、清晰度不足、抗風(fēng)能力弱、自動化程度低等缺陷，在復(fù)雜地形氣候環(huán)境下難以展開實(shí)用化應(yīng)用。為此，該文重點(diǎn)從適用于復(fù)雜環(huán)境，提高巡視距離、巡檢精細(xì)化和安全性入手，結(jié)合輸電線路巡檢、航空、飛行自動控制、通信、地理信息、圖像識別和處理技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，研發(fā)了一套大型無人機(jī)輸電線路巡檢系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)應(yīng)用需求以及更遠(yuǎn)、更精、更安全的技術(shù)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在中繼數(shù)據(jù)鏈支持下30 km以上超視距飛行巡檢；在70 m外自主跟蹤導(dǎo)線，清晰識別3 mm銷釘級設(shè)備缺陷；具有應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境的飛行安全控制技術(shù)和保護(hù)策略；避障系統(tǒng)能夠在30～100 m范圍內(nèi)探測厘米級設(shè)備或障礙物能力，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境下自主避讓障礙物安全飛行。同時(shí)，為豐富系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)的實(shí)用性和智能性，系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)系統(tǒng)全自主盲飛、任務(wù)吊艙系統(tǒng)全自主執(zhí)行拍攝任務(wù)、自主起降、精確規(guī)劃三維航路、智能化評估診斷電網(wǎng)設(shè)備健康狀況和故障情況等多項(xiàng)實(shí)用化功能。

按照設(shè)計(jì)原則，將大型無人機(jī)電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為無人機(jī)系統(tǒng)、中繼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、任務(wù)吊艙系統(tǒng)、三維地面站測控導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行避障系統(tǒng)、缺陷故障智能診斷系統(tǒng)等六個(gè)分系統(tǒng)。

2 大型無人機(jī)在電網(wǎng)巡檢中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 無人機(jī)分系統(tǒng)

無人機(jī)分系統(tǒng)是飛行的主體平臺，主要提供飛行能力和裝載的功能。為滿足遠(yuǎn)距離、長航時(shí)的飛行，并具有足夠的載荷能力，本系統(tǒng)選用Z-5大型無人機(jī)作為飛行平臺。

大型Z-5無人機(jī)與中型Z-3無人機(jī)技術(shù)參數(shù)對比如表1所示。

為了使無人機(jī)的飛行控制能力能夠應(yīng)對山區(qū)、丘陵、河流等復(fù)雜氣候地形環(huán)境，無人機(jī)配套飛控系統(tǒng)具備飛行安全控制技術(shù)，可全自主盲飛、自主起降、具備一鍵返航、低油量返航、失控返航等多種安全歸航保護(hù)措施。

2.2 中繼數(shù)據(jù)鏈分系統(tǒng)

為解決山峰阻擋、多徑折射衰弱和輸電線路強(qiáng)電磁干擾等帶來的通訊問題，有效拓寬無人機(jī)復(fù)雜地形巡線飛行的測控通信范圍，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式的解決方案。中繼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)采用地面光/電混合中繼和空中中繼兩種模式，并結(jié)合具體使用情況選擇。

數(shù)據(jù)鏈采用L頻段作為通信頻段，上行控制信號和下行圖像與遙測信號均有120 MHz的總帶寬。每個(gè)方向至少能夠涵蓋10個(gè)數(shù)據(jù)通信帶寬，頻點(diǎn)之間不會存在相互的干擾；能夠?qū)崿F(xiàn)靈活切換，降低外場頻點(diǎn)干擾，確保無線鏈路的正常通信功能；數(shù)據(jù)鏈時(shí)延低，標(biāo)清圖像傳輸延遲不大于260 ms，高清圖像傳輸延遲不大于300 ms，遙控傳輸延遲不大于130 ms，保證了數(shù)據(jù)鏈路的可靠通訊（見圖1）。

2.3 任務(wù)吊艙分系統(tǒng)

任務(wù)吊艙系統(tǒng)包括可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、高分辨率照相機(jī)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)、圖像跟蹤系統(tǒng)等（見圖2）。

可見光照相機(jī)/攝像機(jī)所獲圖像可檢測是否存在物理缺陷，導(dǎo)線是否斷股、線路是否有明顯異物、絕緣子是否破損、防震錘否異常等缺陷；紅外圖像可檢測設(shè)備是否存在熱缺陷：接頭、線夾、耐張管、接續(xù)管等；紫外圖譜可檢查由于連接不良、絕緣子內(nèi)部缺陷等引起的電暈放電[7]。

穩(wěn)定平臺的精度是系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)。穩(wěn)定控制系統(tǒng)利用高精度陀螺儀隔離吊艙平臺的擾動，具備水平和垂直兩種大角度自動掃描方式，可以解決吊艙抖動及視場角受限造成圖像采集不清晰、不全面的難題。

圖像跟蹤系統(tǒng)根據(jù)高壓電線的線狀目標(biāo)特點(diǎn)，運(yùn)用智能的跟蹤算法，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景下的線狀目標(biāo)檢出和輸電線路自主跟蹤；通過接受到飛機(jī)平臺的載機(jī)和桿塔的GPS信息，可在無人機(jī)飛出測控范圍后，全自主跟蹤導(dǎo)線并瞄準(zhǔn)桿塔拍照；吊艙設(shè)計(jì)桿塔凝視功能，通過綜合計(jì)算得到跟蹤輸電線的方位角，送給穩(wěn)定跟蹤控制系統(tǒng)，使無人機(jī)偏離理論航向的情況下對前方桿塔進(jìn)行凝視對準(zhǔn)（見表2）。

2.4 三維地面站測控導(dǎo)航分系統(tǒng)

三維地面測控導(dǎo)航系統(tǒng)通過加載地理數(shù)據(jù)、三維電網(wǎng)數(shù)據(jù)開發(fā)與無人機(jī)結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)全程自主飛行和實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測，大幅提高無人機(jī)飛行精度和安全性。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)三維航線的智能化規(guī)劃功能，可實(shí)現(xiàn)與中繼設(shè)備、中繼飛機(jī)、飛控系統(tǒng)、缺陷診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，為無人機(jī)在在電力線路巡檢和大范圍防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.5 飛行避障分系統(tǒng)

無人機(jī)避障系統(tǒng)基于毫米波高分辨率雷達(dá)探測技術(shù)[8]，包括機(jī)載信號采集模塊及設(shè)置控系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)載避障分析模塊，構(gòu)建了無人機(jī)超低空飛行障礙預(yù)警與規(guī)避支撐理論和實(shí)用化系統(tǒng)。

系統(tǒng)可在前視半球面70 m內(nèi)探測出26 mm直徑的導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)智能避讓輸電導(dǎo)線、樹木等障礙物，保證了無人機(jī)在復(fù)雜地形條件下與電力線路及其它障礙物的安全距離保持，同時(shí)能夠?yàn)闊o人機(jī)飛行控制系統(tǒng)在飛行狀態(tài)下提供實(shí)時(shí)預(yù)警和避障的安全保障。

2.6 缺陷故障智能診斷分系統(tǒng)

系統(tǒng)采用了算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理、模式識別技術(shù)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)等多種技術(shù)，通過對無人機(jī)巡檢獲取的線路設(shè)備多傳感器視頻及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立高壓線路缺陷特征數(shù)據(jù)圖庫[9]；應(yīng)用圖像識別技術(shù)和數(shù)據(jù)融合技術(shù)對線路設(shè)備缺陷進(jìn)行自動輔助檢測診斷和評估。

3 實(shí)例應(yīng)用

2012年4月至今，國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司無人機(jī)飛行團(tuán)隊(duì)先后在500 kV福東線、220 kV閩建線等11條線路上進(jìn)行無人機(jī)巡檢飛行，租用福州市閩侯竹歧鎮(zhèn)竹岐民用機(jī)場作為飛行保障基地和主要起降場地。巡檢飛行期間，共巡檢飛行78 h，飛行68架次，巡檢797多公里，發(fā)現(xiàn)隱患故障95處。

通過實(shí)際飛行演練，無人機(jī)巡檢系統(tǒng)逐步建立了在山區(qū)、高溫條件下，無人直升機(jī)的小速度帶懸停巡線飛行模式，建立了空中中繼、雙機(jī)同空飛行作業(yè)流程，充分驗(yàn)證了該套系統(tǒng)的可行性和合理性。

4 結(jié)語

大型無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，以Z-5大型無人直升機(jī)為飛行平臺，搭載中繼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、任務(wù)吊艙系統(tǒng)、三維地面站測控導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行避障系統(tǒng)、缺陷故障智能診斷系統(tǒng)，具有不受地形環(huán)境限制的優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路巡視、設(shè)備巡查和災(zāi)情監(jiān)控的一體化管理，實(shí)現(xiàn)山區(qū)等復(fù)雜氣候地形環(huán)境下遠(yuǎn)距離、長航時(shí)輸電線路巡檢和防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用，提升電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)和線路運(yùn)行管理水平。在無人機(jī)電力巡檢應(yīng)用中，大型無人機(jī)巡檢系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下遠(yuǎn)距離、長航時(shí)的應(yīng)用需求中，具有很大的實(shí)用化應(yīng)用前景。同時(shí)，通過無人機(jī)在電力巡檢系統(tǒng)的研究應(yīng)用，也推動了民用無人機(jī)在石油管線巡查、森林防火、勘測測繪等領(lǐng)域的發(fā)展，推動了國內(nèi)無人機(jī)、數(shù)據(jù)鏈、光電偵察吊艙等高新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：無人機(jī)光電探測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：無人機(jī)系統(tǒng)；系統(tǒng)集成；項(xiàng)目管理

中圖分類號：F23

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.17.055

1前言

無人機(jī)，簡稱UAV，是無人駕駛飛機(jī)的簡稱，是由無線電遙控設(shè)備程序控制操縱的、具有自主控制系統(tǒng)的，能執(zhí)行多種任務(wù)的一類航空器。無人機(jī)具有使用靈活性強(qiáng)、造價(jià)成本低、存活率高、作戰(zhàn)環(huán)境要求低及生存能力較強(qiáng)的優(yōu)勢特點(diǎn)，使其在民用方面包括城市管理、物流運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)建設(shè)、救災(zāi)救援、航拍測繪等有廣泛用途，同樣在軍事偵察、監(jiān)測、通信電子對抗、定位校射和定點(diǎn)打擊等軍事領(lǐng)域也扮演著重要角色。

電科特飛作為中國電科通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牽頭平臺，充分整合中國電科在電子信息系統(tǒng)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和集成能力，專業(yè)從事綜合航空電子系統(tǒng)、特種通用飛機(jī)系統(tǒng)、無人機(jī)系統(tǒng)和低空空管系統(tǒng)等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及售后服務(wù)，具有豐富的無人機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目研究案例。

2國內(nèi)外無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

在全世界范圍內(nèi)，關(guān)于無人機(jī)的研究，最早開始于20世紀(jì)早期（1917年），由英國的一位飛機(jī)設(shè)計(jì)者研制出世界第一架無人機(jī)，距今已有百年的發(fā)展歷程。美國是研制和發(fā)展無人機(jī)的主要國家之一，無人機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用是在海灣戰(zhàn)爭之后。20世紀(jì)90年代，美國開始部署和應(yīng)用無人機(jī)，其中最有代表性的無人機(jī)是“捕食者”和全球鷹。以美國為首的西方國家充分認(rèn)識到無人機(jī)在戰(zhàn)爭中的作用，競相把不斷發(fā)展的高新技術(shù)應(yīng)用到無人機(jī)的研制與發(fā)展上。以歐美為首的國家同樣將無人機(jī)廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域，如城市管理、農(nóng)業(yè)建設(shè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、地質(zhì)勘查等，與傳統(tǒng)的人力相比，效果顯著。例如，2015年10月，美國伯靈頓北方圣太菲鐵路公司（BNSF）獲得聯(lián)邦航空管理局（FAA）的批準(zhǔn)，可以使用無人機(jī)進(jìn)行鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測（如觀測鋼軌裂縫、變形以及軌枕的狀況等），還可以在極端條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2.2國內(nèi)無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國研制無人機(jī)已有40多年的歷史，先后研制成功長空一號無人靶機(jī)系列、長虹高空高速無人偵察機(jī)、T-6通用型無人機(jī)、Z-5系列無人機(jī)、ASN系列無人機(jī)等。無人機(jī)在軍事領(lǐng)域，可以起到偵察衛(wèi)星、空中預(yù)警、軍用戰(zhàn)斗等功能；在民用領(lǐng)域，航拍勘測、抗震救災(zāi)、森林防火應(yīng)用廣泛。印象深刻的是2008年汶川地震，無人機(jī)在惡劣的環(huán)境條件下提供了災(zāi)區(qū)圖像信息，獲取了寶貴的災(zāi)區(qū)數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的組織救援活動的科學(xué)性開展，起到了不可或缺的作用。

3無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1無人機(jī)系統(tǒng)集成合作不斷發(fā)展

無人機(jī)系統(tǒng)集成是指在無人機(jī)平臺上搭載任務(wù)載荷設(shè)備，通過機(jī)載設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，再通過通信鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，以實(shí)現(xiàn)一系列軍民領(lǐng)域應(yīng)用。常見的任務(wù)載荷有光電吊艙、航空相機(jī)、探測雷達(dá)、制導(dǎo)武器等。電科特飛作為專業(yè)的特種飛機(jī)、無人機(jī)系統(tǒng)集成商，憑借央企背景優(yōu)勢、良好的信譽(yù)記錄，與專業(yè)的無人機(jī)平臺生產(chǎn)商和任務(wù)載荷生產(chǎn)商進(jìn)行合作，通過專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和系統(tǒng)集成改裝技術(shù)，對無人機(jī)平臺和任務(wù)載荷進(jìn)行系統(tǒng)集成研發(fā)，以滿足用戶使用需求。系統(tǒng)集成商并非無人機(jī)平臺和任務(wù)載荷生產(chǎn)商，不需搭建生產(chǎn)環(huán)境和組建生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，這樣就大幅降低了企業(yè)運(yùn)營成本，而是通過掌握系統(tǒng)集成核心技術(shù)和市場渠道，與生產(chǎn)商創(chuàng)建發(fā)展命運(yùn)共同體，實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)和利益共享。

3.2無人機(jī)系統(tǒng)定制化研發(fā)已成常態(tài)

隨著國家供給側(cè)市場經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，創(chuàng)新已成企業(yè)生存和發(fā)展所在。針對無人機(jī)系統(tǒng)，模塊化、通用化、系統(tǒng)化已成發(fā)展趨勢，一機(jī)多能將會是無人機(jī)未來的發(fā)展方向。進(jìn)行無人機(jī)系統(tǒng)集成研發(fā)時(shí)，將平臺性能參數(shù)和任務(wù)載荷的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)不同的任務(wù)性能要求，來選擇平臺和任務(wù)載荷，以滿足用戶的多樣化要求。電科特飛自2015年就開展了無人機(jī)平臺和任務(wù)載荷的數(shù)據(jù)收集，建立了無人機(jī)平臺數(shù)據(jù)庫和任務(wù)載荷數(shù)據(jù)庫，以便于市場開發(fā)人員市場拓展和研發(fā)人員平臺、設(shè)備選型，大幅提高工作效率。

4無人機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理流程

無人機(jī)系統(tǒng)集成研制項(xiàng)目管理的主要工作有項(xiàng)目可行性研究與評估、項(xiàng)目立項(xiàng)、團(tuán)隊(duì)任命及型號、工號、項(xiàng)目策劃、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目監(jiān)控與變更、項(xiàng)目驗(yàn)收與交付。其中，項(xiàng)目可行性研究與評估、項(xiàng)目立項(xiàng)由市場開發(fā)部門組織技術(shù)部門實(shí)施；團(tuán)隊(duì)任命及型號、工號由項(xiàng)目管理部門負(fù)責(zé)實(shí)施；項(xiàng)目啟動后的工作由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)實(shí)施，項(xiàng)目管理部負(fù)責(zé)監(jiān)督與變更控制，流程圖見圖1。

4.1項(xiàng)目可行性研究與評估

項(xiàng)目的可行性研究是項(xiàng)目立項(xiàng)前的重要工作，需要對項(xiàng)目所涉及的領(lǐng)域、投資額度、投資的效益、采用的技術(shù)、產(chǎn)生的社會效益等多方面進(jìn)行全面的評價(jià)，以便能夠?qū)夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會可行性進(jìn)行研究，以確定投資價(jià)值。

可行性研究應(yīng)保有科學(xué)性、客觀性和公正性的原則?？尚行匝芯恳话悴扇⊥顿Y估算法，投資費(fèi)用一般包括固定資金及流動資金兩大部分，固定資金中又分為設(shè)計(jì)費(fèi)、設(shè)備使用費(fèi)、場地費(fèi)、試驗(yàn)費(fèi)、管理費(fèi)等，具體采取“0.6次方法則”，計(jì)算公式如下：

其中：

x―投資估算數(shù)

y―同類老項(xiàng)目的實(shí)際投資數(shù)

c2―新項(xiàng)目的研發(fā)能力

c1―老項(xiàng)目的研發(fā)能力

cF―價(jià)格調(diào)整系

通過以上方法對項(xiàng)目的可行性進(jìn)行詳細(xì)研究，最終將形成《項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》，報(bào)告中應(yīng)包含：項(xiàng)目概述、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、需求確定、現(xiàn)有資源、設(shè)施情況分析、投資估算和資金來源、經(jīng)濟(jì)和社會效益分析、合作/協(xié)助方式等方面內(nèi)容。

4.2項(xiàng)目立項(xiàng)

項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告經(jīng)董事會/總經(jīng)理辦公會或公司領(lǐng)導(dǎo)（根據(jù)項(xiàng)目重要程度而定，一般重大項(xiàng)目須報(bào)董事會審議；重要項(xiàng)目須報(bào)總經(jīng)理辦公會或總經(jīng)理直接批準(zhǔn)；一般項(xiàng)目公司分管領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)即可）批準(zhǔn)通過后，市場開發(fā)部門便組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)（初步，暫未任命）進(jìn)行項(xiàng)目的立項(xiàng)報(bào)告的編寫。報(bào)告中應(yīng)包含：項(xiàng)目背景、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（初步）技術(shù)方案、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃（初步）、項(xiàng)目資源保障需求、項(xiàng)目實(shí)施方案（初步）、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析等方面內(nèi)容。

4.3項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)任命及型號、工號

項(xiàng)目通過立項(xiàng)評審會后，項(xiàng)目管理部門將收到市場開發(fā)部門的項(xiàng)目開工令。項(xiàng)目管理部門將指派一名項(xiàng)目主管與技術(shù)部門領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行溝通，確定初步的項(xiàng)目經(jīng)理和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)名單，上報(bào)公司領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行批準(zhǔn)后隨同項(xiàng)目型號、工號一同。一切就緒后，項(xiàng)目管理部門將組織召開項(xiàng)目啟動會，宣讀項(xiàng)目經(jīng)理和團(tuán)隊(duì)成員，明確項(xiàng)目績效考核辦法和各崗位角色和職責(zé)，與客戶確立正式的溝通交流渠道，對項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行綜合描述，建立以目經(jīng)理為核心的項(xiàng)目管理制度。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織機(jī)構(gòu)圖見圖2。

4.4項(xiàng)目策劃

項(xiàng)目策劃主要是項(xiàng)目經(jīng)理組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施，主要輸出文件是《項(xiàng)目策劃書》?！俄?xiàng)目策劃書》應(yīng)包含：項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織結(jié)構(gòu)及分工、項(xiàng)目管理計(jì)劃、技術(shù)管理計(jì)劃、質(zhì)量管理計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃、溝通管理計(jì)劃、資源保障（需求）計(jì)劃、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、項(xiàng)目成本預(yù)算及各階段交付文件清單等方面內(nèi)容。

4.5項(xiàng)目實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施是無人機(jī)系統(tǒng)集成中占用項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)大部分時(shí)間和精力的關(guān)鍵過程。主要是根據(jù)項(xiàng)目策劃中的進(jìn)度安排，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展總體方案設(shè)計(jì)、各分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、物資采購提請與領(lǐng)用、設(shè)備級測試、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)試、無人機(jī)平臺改裝和設(shè)備安裝、機(jī)上地面聯(lián)試、試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等工作。

4.6項(xiàng)目監(jiān)控與變更

項(xiàng)目管理部門實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目開展情況，定期收集和反饋各項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度，與進(jìn)度計(jì)劃對標(biāo)，協(xié)調(diào)解決項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)面臨的困難，組織年度、季度、每月計(jì)劃的與總結(jié)。針對項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出的變更申請，項(xiàng)目管理部門負(fù)責(zé)審核并報(bào)公司領(lǐng)導(dǎo)審批。

4.7項(xiàng)目驗(yàn)收與交付

無人機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過飛行試驗(yàn)（或具備規(guī)定的飛行時(shí)間）滿足立項(xiàng)申請書要求后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需提出項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收申請。項(xiàng)目管理部門組織相關(guān)專家（必要時(shí)客戶需參加），協(xié)調(diào)時(shí)間召開項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收評審會。會議成立驗(yàn)收評審組，評定無人機(jī)系統(tǒng)集成研發(fā)過程中所形成的技術(shù)文件和管理文件，對照測試、試驗(yàn)數(shù)據(jù)與項(xiàng)目立項(xiàng)申請書所提指標(biāo)是否一致，檢查文件齊套性，提出遺留問題和整改要求，最終確定項(xiàng)目是否通過驗(yàn)收，需評審組組長（或客戶代表）簽字確認(rèn)。通過驗(yàn)收的產(chǎn)品即具備裝箱交付條件，具體交付要求見商務(wù)合同要求。

5無人機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理方法

電科特飛無人機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目管理領(lǐng)域基本依據(jù)常用的PMP管理領(lǐng)域來劃分。主要包含范圍管理、時(shí)間管理、成本管理、質(zhì)量管理、資源管理（含人力資源和外購設(shè)備）、風(fēng)險(xiǎn)管理和溝通管理（含干系人的溝通管理）。

5.1范圍管理

項(xiàng)目通過立項(xiàng)報(bào)告評審會后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目立項(xiàng)要求制定詳細(xì)的項(xiàng)目工作說明書（SOW）和范圍管理計(jì)劃。SOW中應(yīng)詳細(xì)描述項(xiàng)目及其產(chǎn)品、服務(wù)或成果的最終形式或要求及必需開展的工作。然后利用WBS技術(shù)將項(xiàng)目范圍和可交付成果分解成可操作的工作項(xiàng)，以指導(dǎo)項(xiàng)目開展。范圍管理計(jì)劃中對范圍的控制和變更有明確規(guī)定，范圍變更必須經(jīng)過審批方能生效。

5.2時(shí)間管理

時(shí)間管理主要包含進(jìn)度計(jì)劃的制定和控制。進(jìn)度計(jì)劃主要是借用Office Project軟件將WBS所分解的工作項(xiàng)遵循相互關(guān)聯(lián)性和先后邏輯關(guān)系，估算工作所需時(shí)間而制定。針對時(shí)間的估算，主要采取三點(diǎn)估算法：

最可能時(shí)間（tM）：基于最可能的資源和工作效率情況所估算的時(shí)間。

最樂觀時(shí)間（tO）：基于最好的資源和工作效率情況所估算的時(shí)間。

最悲觀時(shí)間（tP）：基于最差的資源和工作效率情況所估算的時(shí)間。

針對進(jìn)度計(jì)劃的控制，項(xiàng)目管理部門應(yīng)組織項(xiàng)目進(jìn)展與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)對標(biāo)，定期組織項(xiàng)目進(jìn)展匯報(bào)。如因客觀原因需要變更，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需提出變更申請，經(jīng)過審批后方可按調(diào)整后的進(jìn)度計(jì)劃開展項(xiàng)目活動。

5.3成本管理

項(xiàng)目策劃階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需指定成本管理計(jì)劃，成本分類應(yīng)包含：設(shè)計(jì)費(fèi)、專用費(fèi)、材料費(fèi)、外協(xié)費(fèi)、燃料動力費(fèi)、固定資產(chǎn)使用費(fèi)、工資及勞務(wù)費(fèi)、差旅費(fèi)、會議費(fèi)、事務(wù)費(fèi)、專家咨詢費(fèi)、管理費(fèi)、不可預(yù)見費(fèi)等。成本管理計(jì)劃應(yīng)包含項(xiàng)目各階段、各工作項(xiàng)所需費(fèi)用預(yù)算，成本的估算同樣常用三點(diǎn)估算法。成本控制是以項(xiàng)目成本管理計(jì)劃和各項(xiàng)工作的成本預(yù)算為依據(jù)，以成本績效報(bào)告為工具，成本變更同樣需走審批流程方能生效。

5.4質(zhì)量管理

無人機(jī)系統(tǒng)集成項(xiàng)目質(zhì)量管理強(qiáng)調(diào)追求顧客滿意，注重預(yù)防而非檢查或發(fā)生質(zhì)量問題后再行整改，強(qiáng)調(diào)全員參與，持續(xù)改進(jìn)。質(zhì)量控制是以工作結(jié)果為導(dǎo)向，以質(zhì)量體系文件為準(zhǔn)則，以“狀態(tài)基線、質(zhì)量紅線、檢驗(yàn)門線”、“三線”管理為手段，推動質(zhì)量管理流程化、規(guī)范化。即產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)技術(shù)指標(biāo)設(shè)定明確，余量控制分配到位；無人機(jī)任務(wù)載荷質(zhì)量紅線不容踐踏，絕不放行有任何質(zhì)量問題或隱患的產(chǎn)品出廠；規(guī)范設(shè)備入廠復(fù)驗(yàn)管理流程，提高設(shè)備入廠門檻，絕不接收有任何質(zhì)量問題或隱患的產(chǎn)品入廠。

5.5資源管理

項(xiàng)目策劃階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需羅列出項(xiàng)目研發(fā)過程中所需保障的資源清單。資源清單應(yīng)包含：人力資源、外購設(shè)備資源、工作環(huán)境資源及儀器儀表等。制定資源管理計(jì)劃時(shí)，應(yīng)明確各類資源所需保障的時(shí)間段，以方便項(xiàng)目管理部門協(xié)調(diào)相關(guān)部門確保各類資源按時(shí)、按需保障到位。

5.6風(fēng)險(xiǎn)管理

UVA系統(tǒng)集成的特點(diǎn)決定了在項(xiàng)目管理過程中存在著較多風(fēng)險(xiǎn)源，主要是涉及平臺生產(chǎn)商、任務(wù)載荷生產(chǎn)商和改裝執(zhí)行單位工作執(zhí)行情況。風(fēng)險(xiǎn)管理的主要工作有風(fēng)險(xiǎn)管理策劃、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對等。在項(xiàng)目策劃階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)編寫《風(fēng)險(xiǎn)分析報(bào)告》，描述風(fēng)險(xiǎn)分析過程及方法（風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指數(shù)矩陣，量化風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）、風(fēng)險(xiǎn)等級劃分準(zhǔn)則、風(fēng)險(xiǎn)排序準(zhǔn)則和接受準(zhǔn)則，列出風(fēng)險(xiǎn)源清單和風(fēng)險(xiǎn)排序清單，對高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目提出應(yīng)對措施，最后得出項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)結(jié)論和建議。

5.7溝通管理

溝通管理主要分為內(nèi)部溝通管理和外部溝通管理。項(xiàng)目策劃階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需擬制《干系人清單》，干系人主要包括：客戶、平臺生產(chǎn)商、任務(wù)載荷生產(chǎn)商、公司內(nèi)部領(lǐng)導(dǎo)、市場開發(fā)部門等；制定溝通管理計(jì)劃應(yīng)明確溝通媒介，如技術(shù)協(xié)議、技術(shù)協(xié)調(diào)單、年度、季度總結(jié)和周報(bào)等。溝通過程中所產(chǎn)生的信息應(yīng)按外來文件或內(nèi)部文件管理規(guī)定進(jìn)行記錄和存檔，以便后續(xù)可查。

6結(jié)束語

從近幾年無人機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，搭載不同任務(wù)載荷的無人機(jī)系統(tǒng)以滿足用戶定制化需求的研發(fā)生產(chǎn)模式已成常態(tài)。無人機(jī)系統(tǒng)集成研發(fā)有節(jié)省無人機(jī)平臺和任務(wù)載荷生產(chǎn)運(yùn)營成本的優(yōu)點(diǎn)，但也有供應(yīng)商管理困難，進(jìn)度、質(zhì)量無法自主掌控等困難。因此，運(yùn)用先進(jìn)的項(xiàng)目管理理論，做到時(shí)間、成本、質(zhì)量、資源等全面策劃與統(tǒng)籌管理，科學(xué)制定風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃及處置措施，確保無人機(jī)系統(tǒng)按要求交到客戶手中。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：無人機(jī)光電探測技術(shù)范文

      

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第4篇：無人機(jī)光電探測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：安全避障 紅外 毫米波雷達(dá) 吊艙 直升機(jī)

中圖分類號：TN958.98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0056-04

隨著輸電高壓等級的不斷提高，輸電線路的巡線作業(yè)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行越來越重要。隨著我國電網(wǎng)工程的不斷發(fā)展，超高壓、特高壓輸電線路將覆蓋全國，輸電線路距離長、沿線地形復(fù)雜、輸電線路塔體很高，傳統(tǒng)人工巡線方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區(qū)和跨越大江大河的輸電線路的巡查，以及在冰災(zāi)、水災(zāi)、地震、滑坡、夜晚期間巡線檢查，所花時(shí)間長、人力成本高、困難大，某些線路區(qū)域和某些巡檢項(xiàng)目人工巡查方法目前還難以完成。

針對上述問題，國內(nèi)外已開始轉(zhuǎn)向基于直升機(jī)或無人機(jī)的網(wǎng)巡作業(yè)方式，效率是地面人工巡視的20～30倍，為提升輸電線路巡視效率，推進(jìn)輸電設(shè)備精益化管理，全網(wǎng)輸電線路直升機(jī)巡視的作業(yè)需求日益迫切，該方式可及時(shí)發(fā)現(xiàn)人工巡視肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷，有力保障輸電線路運(yùn)行安全水平。直升機(jī)在行進(jìn)過程中主要靠人工識別飛機(jī)周邊障礙物情況，但在特殊情況或角度下，例如雨、霧、煙塵或其它復(fù)雜環(huán)境時(shí)，地面操控人員或機(jī)上駕駛?cè)藛T很難判別周邊環(huán)境，國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)生多起飛行器碰撞墜毀事故，因此，飛行器避撞技術(shù)是直升機(jī)網(wǎng)巡作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。為此，該文介紹一種基于紅外視頻與雷達(dá)一體化吊艙的直升機(jī)安全避障系統(tǒng)，給出系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案及其主要性能指標(biāo)，可為其它用途直升機(jī)或無人機(jī)的安全避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考意義。

1 安全避障系統(tǒng)方案分析及總體設(shè)計(jì)

1.1 方案分析

紅外成像和毫米波雷達(dá)測距技術(shù)均是常見的兩種避障手段，但具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）紅外成像技術(shù)是基于物體表面熱輻射的原理進(jìn)行無接觸溫度測量、熱狀態(tài)分析、熱輪廓描述，可在夜間及惡劣氣候條件下進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)控、溫度感知監(jiān)控、偽裝及隱蔽目標(biāo)識別、物體距離及輪廓描述，但由于探測效果不隨周圍光照條件的變化而變化，紅外成像技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的監(jiān)控；（2）毫米波雷達(dá)測距技術(shù)可進(jìn)行遠(yuǎn)距離測距，且具有抗干擾能力強(qiáng)、指向性強(qiáng)、測量精度較高、小型化等優(yōu)點(diǎn)，適合作為直升機(jī)的自主避障系統(tǒng)傳感器，但由于毫米波雷達(dá)只能探測平行距離，無法描述目標(biāo)對象的輪廓和對象在視場中的角度。

基于紅外成像和毫米波雷達(dá)測距技術(shù)的特性分析，本文將紅外成像技術(shù)和毫米波測距雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建紅外視頻與雷達(dá)一體化安全避障系統(tǒng)，充分發(fā)揮紅外輪廓成像和雷達(dá)遠(yuǎn)距離測距的優(yōu)勢。其中機(jī)載紅外吊艙作為避障系統(tǒng)的主傳感器，毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)作為安全避障系統(tǒng)的輔助傳感器。

1.2 方案總體設(shè)計(jì)

直升機(jī)紅外巡線吊艙安全避障系統(tǒng)主要由紅外巡線吊艙、5路毫米波雷達(dá)空間測距、主控計(jì)算機(jī)、駕駛員指示屏及專用電纜等組成，如圖1所示。其中，毫米波雷達(dá)測障系統(tǒng)安裝在機(jī)體四周，紅外吊艙安裝于機(jī)體下方，主控計(jì)算機(jī)安裝于駕駛室或由艙內(nèi)人員攜帶。

當(dāng)直升機(jī)進(jìn)行巡邏時(shí)，空間毫米波雷達(dá)測障系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測前、后、左、右及地面高度五個(gè)方向的空間障礙物信息，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控計(jì)算機(jī)；此外主控計(jì)算機(jī)在采集紅外視頻信息的同時(shí)接收測障系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過角度計(jì)算確認(rèn)包絡(luò)紅外吊艙當(dāng)前指向的測距子系統(tǒng)并將其測距數(shù)據(jù)疊加至視頻圖像輸出。系統(tǒng)通過結(jié)合5路毫米波雷達(dá)測距子系統(tǒng)組成的測距傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)空間測障功能，同時(shí)采集機(jī)載紅外吊艙的視頻信號，以“圖形+數(shù)據(jù)”方式實(shí)時(shí)展示當(dāng)前5方向的空間障礙物狀態(tài)。當(dāng)直升機(jī)與障礙物距離過近時(shí)，以聲、光告警的方式提醒飛行員注意避讓。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

紅外視頻與雷達(dá)一體化安全避障系統(tǒng)如圖2所示。

2.1 毫米波雷達(dá)空間測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

毫米波防撞測距系統(tǒng)可顯示各障礙物離飛行器的距離、方位、角度，可對各類障礙物的類別進(jìn)行評估，完成飛行器的合理避障。系統(tǒng)包含有五路毫米波防撞測距子系統(tǒng)，分別監(jiān)測前、后、左、右及高度五個(gè)方向的障礙物狀況，實(shí)時(shí)輸出動態(tài)條件下飛行器與四周環(huán)境障礙物之間的距離，如圖3所示。

5路毫米波防撞測距子系統(tǒng)作為從傳感器節(jié)點(diǎn)通過RS422/RS485總線與計(jì)算機(jī)組網(wǎng)，由計(jì)算機(jī)點(diǎn)名實(shí)現(xiàn)測距數(shù)據(jù)輪詢輸出實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。組網(wǎng)方式為一主+多從，即主控計(jì)算機(jī)為總線主設(shè)備，其余測距子系統(tǒng)為從設(shè)備。毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)不主動向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，主控計(jì)算機(jī)向總線廣播數(shù)據(jù)請求指令，指令中包含對應(yīng)請求對象傳感器的地址，當(dāng)測距子系統(tǒng)檢測到廣播指令中的地址與自身地址匹配一致后，向總線發(fā)出自身的測量數(shù)據(jù)，否則不回應(yīng)廣播數(shù)據(jù)請求指令，以此實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)對網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)輪詢。

2.2 紅外巡線吊艙信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)需要接入PCI/PCI-E擴(kuò)展的視頻卡及數(shù)據(jù)通訊卡，普通筆記本電腦無法滿足要求，一般工控機(jī)體積過于龐大且需外部供電。綜合兩方面考慮，主控計(jì)算機(jī)采用通用X86架構(gòu)的便攜式加固工作站并外擴(kuò)擴(kuò)展塢及PCI接口功能板卡的方式實(shí)現(xiàn)。加固型工作站具有很好的防水、防摔及抗震性，可靠性高，適合野外或機(jī)載條件下的使用。紅外巡線吊艙信號處理系統(tǒng)的硬件架構(gòu)及接口數(shù)據(jù)流如圖4所示。

2.3 視頻采集卡

視頻采集卡采用?？低旸S-4300系列高清編碼卡，暫選型號為DS-4304HFH-E。性能特點(diǎn)及部分指標(biāo)如下：PCI-E接口，更高數(shù)據(jù)帶寬；產(chǎn)品運(yùn)行可靠穩(wěn)定；高性能低功耗；實(shí)時(shí)完成視頻和音頻壓縮，不丟幀；可設(shè)置編碼的幀格式；可設(shè)置圖像質(zhì)量和碼率；支持OSD、LOGO疊加和區(qū)域屏蔽提供完整SDK開發(fā)包；支持Windows XP、Linux操作系統(tǒng)。

2.4 數(shù)據(jù)通訊卡

數(shù)據(jù)通訊卡選型為宇泰UT-712 485/422光電隔離轉(zhuǎn)換卡，PCI轉(zhuǎn)2路RS-485/422。性能指標(biāo)如下：PCI總線：32位；傳輸速率：高達(dá)115.2kbps；流控制：RTS/CTS XON/XOFF；工作溫度：0℃～70℃；光電隔離：隔離電壓2500 Vrms；接口保護(hù)：600 W浪涌保護(hù)、±15 kV靜電保護(hù)；傳輸距離：高達(dá)1200 m；支持系統(tǒng)：Windows XP、Linux驅(qū)動。

2.5 紅外視頻與雷達(dá)數(shù)據(jù)聯(lián)動設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件集成紅外吊艙的控制接口及指令，用于同紅外吊艙的通訊及雙向控制，在某些設(shè)定條件下用戶可通過系統(tǒng)軟件對紅外吊艙的進(jìn)行手動或自動控制，亦可由紅外吊艙的某些狀態(tài)自動觸發(fā)系統(tǒng)軟件的特定功能，如自動啟動視頻錄像。

紅外視頻與雷達(dá)數(shù)據(jù)聯(lián)動數(shù)據(jù)流示意圖如圖5所示。以主控計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)軟件為中心實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)之間的通訊數(shù)據(jù)往來；以機(jī)載紅外吊艙俯仰角及方位角輸出信息為參考動態(tài)切換與當(dāng)前紅外攝像頭指向?qū)?yīng)的某一臺毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)疊加進(jìn)視頻窗口；通過選定某一指向的毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)，控制機(jī)載紅外吊艙調(diào)整攝像頭的俯仰角及方位角使二者法向一致；以某一距離最小值為告警閾值，由毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)輸出值通過系統(tǒng)軟件自動觸發(fā)紅外吊艙收回鏡頭，防止設(shè)備受損；以某一距離最小值為工作閾值，由毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)輸出值通過系統(tǒng)軟件自動觸發(fā)紅外視頻錄像及拍照。

2.6 主控計(jì)算機(jī)選型

便攜式加固工作站選型為神基科技GETAC X500，部分技術(shù)指標(biāo)如下：全鎂鋁合金機(jī)殼，可防水、防塵、抗震耐摔；英特爾高性能處理器（酷睿i5-520M）；15寸陽光下可讀的多點(diǎn)觸控顯示屏；離散圖形控制器NVIDIA GeForce GT330M；整機(jī)可夜視功能，可插拔防震硬盤、多媒體擴(kuò)展艙和PCI/PCIe擴(kuò)充槽；電池板續(xù)航時(shí)間大于10 h。

2.7 電磁兼容性設(shè)計(jì)

結(jié)合直升機(jī)及其電子系統(tǒng)的電磁環(huán)境的特點(diǎn)，按照技術(shù)規(guī)范對電磁環(huán)境適應(yīng)性的要求，從系統(tǒng)布局、內(nèi)部布線、電磁屏蔽加固、電路板設(shè)計(jì)、元器件選擇等方面進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。采取的措施有：在電源輸入端加EMC電源濾波器；輸入、輸出插頭座采用電磁屏蔽插頭座；采取強(qiáng)度弱信號相互隔離，避免強(qiáng)信號對弱小信號的干擾；產(chǎn)品布線時(shí)，對于如電機(jī)電源等高頻、強(qiáng)信號，工藝上采取正負(fù)級絞接地方法布線；在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，采用多層板，設(shè)計(jì)專門電源層，吸收板上器件的電磁輻射；所有分系統(tǒng)內(nèi)部的干擾源或敏感器進(jìn)行電磁屏蔽設(shè)計(jì)。作為屏蔽體的外殼選用導(dǎo)電性能良好的金屬材料，接口處的表面處理采用導(dǎo)電氧化處理，保證各屏蔽體良好連接，消除漏磁縫隙，以提高屏蔽效能。嚴(yán)格控制屏蔽體開口、孔洞、縫隙的數(shù)量、位置和大小，盡量避免降低屏蔽效能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 工作模式

基于紅外視頻與雷達(dá)一體化吊艙的安全避障系統(tǒng)工作狀態(tài)分為自檢階段和工作階段：

（1）自檢階段。系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化并自檢，自檢內(nèi)容有：通過數(shù)據(jù)通訊端口接收紅外吊艙系統(tǒng)狀態(tài)信息，判斷吊艙是否進(jìn)入正常工作狀態(tài)；通過對5路毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)分別進(jìn)行點(diǎn)名及數(shù)據(jù)讀取，判斷各個(gè)雷達(dá)測距系統(tǒng)是否進(jìn)入正常工作狀態(tài)；視頻采集卡檢測，判斷視頻采集卡通道是否正常打開，對應(yīng)視頻信號接入正常；錄像區(qū)硬盤空間檢測，確認(rèn)錄像區(qū)硬盤剩余空間充足。

（2）工作階段。工作階段系統(tǒng)啟動如下功能有：實(shí)時(shí)接收各方向測距信息，動態(tài)展示空間障礙物狀態(tài)；響應(yīng)使用人員的操作；直升機(jī)進(jìn)入與障礙物的危險(xiǎn)距離后系統(tǒng)自動進(jìn)行聲光告警；觸發(fā)自動錄像及拍照，觸發(fā)條件需與用戶進(jìn)一步協(xié)商。

3.2 軟件開發(fā)設(shè)計(jì)

軟件采用可視化集成開發(fā)環(huán)境Visual Studio開發(fā)，語言為C++；調(diào)用單機(jī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Microsoft Access進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)維護(hù)，數(shù)據(jù)庫查詢控制語言為SQL，并集成調(diào)用視頻采集卡、數(shù)據(jù)通信卡等硬件設(shè)備的底層SDK，軟件開發(fā)層次結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境即操作系統(tǒng)為微軟Windows 7或Windows xp，軟件運(yùn)行兼容32位和64位操作系統(tǒng)。軟件主界面基于Microsoft MFC單文檔應(yīng)用程序模板SDI開發(fā)，基本界面示意圖如圖7所示。

4 系統(tǒng)性能測試及性能指標(biāo)

4.1 環(huán)境適應(yīng)性測試

（1）高溫工作：將系統(tǒng)放入溫度試驗(yàn)箱，當(dāng)溫度上升到+55℃溫度時(shí)，保持2 h后，對系統(tǒng)進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（2）高溫存儲：將系統(tǒng)放入溫度試驗(yàn)箱，當(dāng)溫度上升到+65℃溫度時(shí)，保持2 h后，待系統(tǒng)恢復(fù)到常溫進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（3）低溫工作：將系統(tǒng)放入溫度試驗(yàn)箱，當(dāng)溫度上升到-20℃溫度時(shí)，保持2 h后，對系統(tǒng)進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（4）低溫存儲：將系統(tǒng)放入溫度試驗(yàn)箱，當(dāng)溫度上升到-40 ℃溫度時(shí)，保持2 h后，待系統(tǒng)恢復(fù)到常溫進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（5）溫度沖擊檢驗(yàn)：將系統(tǒng)置入溫度沖擊試驗(yàn)箱的低溫箱內(nèi)將箱內(nèi)溫度降到-40 ℃保持2 h，然后在1 min的時(shí)間內(nèi)將系統(tǒng)移入溫度為+55 ℃的高溫箱內(nèi)保持2 h，然后將溫度恢復(fù)到常溫進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（6）溫度-高度檢驗(yàn)：將系統(tǒng)放置在試驗(yàn)箱內(nèi)，將試驗(yàn)箱內(nèi)的大氣壓力降到75.2 kPa，同時(shí)將試驗(yàn)箱內(nèi)溫度在低溫-20 ℃和高溫+50 ℃進(jìn)行循環(huán)（在低溫-20 ℃和高溫+55 ℃的保持時(shí)間分別為1 h），進(jìn)行1個(gè)周期的循環(huán)。試驗(yàn)后進(jìn)行功能檢查，檢測結(jié)果為：工作正常。

（7）電磁兼容檢驗(yàn)：按《GB/T17626.2 電磁兼容靜電放電抗擾度試驗(yàn)》和《GB/T17626.6電磁兼容工頻磁場抗擾度》進(jìn)行試驗(yàn)，檢測結(jié)果為：工作正常。

4.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)

系統(tǒng)性能指標(biāo)如表1所示。

5 結(jié)論

為解決智能電網(wǎng)直升機(jī)網(wǎng)巡作業(yè)在復(fù)雜環(huán)境下的安全避障問題，該文提出了一種基于紅外和雷達(dá)一體化吊艙的飛行器避障技術(shù)，充分結(jié)合紅外成像和毫米波雷達(dá)分別在目標(biāo)對象輪廓及視場角度感知和遠(yuǎn)距離監(jiān)控探測方面的優(yōu)勢；完成了基于紅外和5路毫米波雷達(dá)空間測距的吊艙系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)開發(fā)。通過對各種環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)結(jié)果分析，避障系統(tǒng)的測距范圍可覆蓋10～1000 m，測距精度可滿足±（1+0.03H） m，距離分辨率不大于1 m，工作頻率在Ku或mm波段，波束寬度為6×6度，輻射功率不小于23 dBm，數(shù)據(jù)更新率為20 ms。飛行試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可滿足直升機(jī)電力巡線的避障需求，同時(shí)還可對其它用途的直升機(jī)/無人機(jī)安全避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]徐艷國.直升機(jī)防撞雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2011（33）：9-13.

第5篇：無人機(jī)光電探測技術(shù)范文

關(guān)鍵詞： 耕地; 人工建筑; 閾值; 圖像分割

中圖分類號： TN964?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）06?0105?03

Research on automatic segmentation of agricultural land and artificial buildings in remote sensing image

WANG Min?yan1， ZHAO Kun2

（1. Commission for Discipline Inspection and Supervision Bureau of Jining， Jining 272045， China;

2. The 27th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Zhengzhou 450047， China）

Abstract： An image processing algorithm which can automatically divide up agricultural fields and artificial buildings in remote sensing images from satellite or aerial photo is proposed. With the technologies of image area synthesis， filtering， histogram statistics and background segmentation， the artificial buildings and roads in large?scale agricultural lands can be segmented by the algorithm， and the area calculation can be realized. Some solutions and test results are given in this paper. It is significant for this algorithm to improve the automation statistic level of agricultural land.

Keywords： agricultural field; artificial building; threshold; image segmentation

0 引 言

作為人口大國，農(nóng)林業(yè)對我國家安全和社會穩(wěn)定有重要意義，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城市建設(shè)對土地需求日趨增長，合理有效地使用土地資源，監(jiān)控土地實(shí)際使用情況是國家研究的重要課題。隨著現(xiàn)代航天技術(shù)、航空技術(shù)、探測器技術(shù)高速發(fā)展，國家投入大量衛(wèi)星、飛機(jī)及無人機(jī)進(jìn)行耕地普查，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用給農(nóng)業(yè)用地統(tǒng)計(jì)、普查、災(zāi)害預(yù)警帶來革命性發(fā)展，提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。但社會各界對農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)信息的需求越來越大，對統(tǒng)計(jì)質(zhì)量要求越來越高，按照傳統(tǒng)的方法，僅僅依靠手工作業(yè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)實(shí)際海量數(shù)據(jù)篩選需要的。本文提出一種可在衛(wèi)星或航拍遙感圖像中自動分割農(nóng)用田地與人工建筑的圖像處理算法，該算法使用圖像區(qū)域合成、濾波、灰度統(tǒng)計(jì)、背景分割等處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)用田地中疑似建筑及道路進(jìn)行分割，并給出面積的估算。為后續(xù)土地和人工建筑確認(rèn)標(biāo)注提供預(yù)先提示。

1 遙感圖像預(yù)處理

遙感圖像在形成、傳輸、記錄過程中，成像系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)和記錄設(shè)備都會引起圖像質(zhì)量的下降[1?2]，典型表現(xiàn)為圖像模糊、失真、有噪聲等。圖像預(yù)處理的目的就是盡可能恢復(fù)退化圖像的本來面目。引起圖像退化的因素很多，圖像預(yù)處理將根據(jù)退化的原因，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并沿著圖像降質(zhì)的逆過程恢復(fù)原圖像。

農(nóng)用土地遙感圖像所關(guān)注的信息大部分集中在低頻和中頻段，為了有效抑制圖像的噪聲并盡可能多的保留有用的信息，采用均值濾波、中值濾波、低通濾波、匹配濾波等多種濾波器相結(jié)合，綜合線形濾波器和非線形濾波器的優(yōu)點(diǎn)，研究具有實(shí)時(shí)特性的濾波網(wǎng)絡(luò)，最大程度濾除噪聲，提高圖像的信噪比，減少圖像的失真[3?4]。

原始圖像中各點(diǎn)的灰度值f（x，y）用該點(diǎn)鄰域的灰度平均值代替，以抑制具有突變性質(zhì)的噪聲點(diǎn)。設(shè)g（x，y）為處理后的灰度值，則該方法可表示為：

[g（x，y）=1MN（m，n）∈S（x，y）f（m，n）] （1）

式中：[S（x，y）]為[（x，y）]的鄰域;m，n為[S（x，y）]中的像素?cái)?shù)。

圖像的預(yù)處理在空域中進(jìn)行，也可在頻域中進(jìn)行，將一維信號低通濾波器在二維圖像中應(yīng)用，圖像經(jīng)過二維傅里葉變換后，噪聲頻譜位于空間頻率較高的區(qū)域，而圖像中關(guān)鍵信息處于空間頻率較低的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對高頻分量的預(yù)制[5]。

轉(zhuǎn)移函數(shù)為：

[H（x，y）=11+[D（x，y）D0]2n] （2）

式中：[D0]為截止頻率;[n]為階數(shù)。

2 遙感圖像分割與處理

嚴(yán)格意義上的圖像分割是指每一個(gè)物體都能和它的背景區(qū)分開來而成為一個(gè)獨(dú)立完整的區(qū)域，人的視覺就包括這個(gè)過程。但是，在實(shí)際應(yīng)用中這是很困難的，因?yàn)閳D像分割沒有統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)，也沒有通用的分割方法，一般來說，只要能把感興趣的部分從背景中分割出來就可以接受[6]。對遙感圖像進(jìn)行分割就是把圖像中不同于農(nóng)業(yè)用地的人工建筑或道路等具有特殊意義的區(qū)域分割開來，這些區(qū)域本身并不相關(guān)，但每一個(gè)區(qū)域都不同于農(nóng)業(yè)用地[7?8]。

2.1 大面積耕地直方圖分析

由于大面積農(nóng)用耕地的主背景的分布相對均勻，從圖像的直方圖分析明顯存在單峰（背景），如果有道路或人工建筑，則直方圖中將存在背景峰之外的多個(gè)。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼05t1.tif>

圖1 大面積農(nóng)用田地圖及直方圖

2.2 基于大面積耕地背景的分割閾值提取

[H（x）]為圖像直方圖分布，則圖像的平均灰度為[9?10]：

[hx=x?hxhx] （3）

圖像的灰度分布誤差為：

[σ=h（x）-h（x）?x2h（x）] （4）

將[h（x）]-ks作為圖像分割的第一個(gè)閾值，[h（x）]+ks作為圖像分割的第二個(gè)閾值。將灰度在[[h（x）]-ks，[h（x）]+ks]內(nèi)的像素判為背景，其他灰度圖像像素判為目標(biāo)，則就可以將目標(biāo)從背景中“分割”出來。如圖2，圖3為原始圖像及經(jīng)過預(yù)處理后的圖像，應(yīng)用式（4）求解出[σ]及分割門限，經(jīng)二值化后分割圖像如圖4所示。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼05t2.tif>

圖2 原始圖像

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼05t3.tif>

圖3 圖像預(yù)處理

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼05t4.tif>

圖4 圖像分割

根據(jù)分割出的圖像可對目標(biāo)像素面積的統(tǒng)計(jì)，采用投影方法，可獲得圖像不同列中非農(nóng)用地的像素?cái)?shù)，如圖5所示，通過累加計(jì)算可獲得設(shè)定區(qū)域非農(nóng)用地占用比例，從而獲得實(shí)際農(nóng)用地面積。

2.3 應(yīng)用

通過對遙感圖像處理，可對耕地或建筑面積進(jìn)行估算、統(tǒng)計(jì)，對疑似建筑物、道路進(jìn)行標(biāo)注，提高農(nóng)業(yè)用地統(tǒng)計(jì)自動化水平，并提高土地管理部門、農(nóng)業(yè)部門、農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)部門及其他有關(guān)部門在技術(shù)手段和行政管理方面的優(yōu)勢，采用先進(jìn)的遙感技術(shù)、全面統(tǒng)計(jì)和抽樣調(diào)查等各種方法，對耕地及其他農(nóng)業(yè)用地的數(shù)量進(jìn)行全面的監(jiān)測和管理，及時(shí)對不利于耕地和其他農(nóng)業(yè)用地保護(hù)及使用的情況進(jìn)行處理和糾正。

<E：＼王芳＼現(xiàn)代電子技術(shù)201506＼現(xiàn)代電子技術(shù)15年38卷第6期＼Image＼05t5.tif>

圖5 目標(biāo)面積統(tǒng)計(jì)

3 結(jié) 語

本文根據(jù)大面積農(nóng)用地統(tǒng)計(jì)需求，結(jié)合其圖像特性，提出一種大面積耕地背景的耕地及人工建筑分割方法，可以有效提高耕地統(tǒng)計(jì)自動化水平，并輔助監(jiān)測農(nóng)用耕地占用情況。

參考文獻(xiàn)

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