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提高无人机装备保障毕业论文

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提高无人机装备保障毕业论文

工程测绘中无人机遥感技术的优势和运用论文

无论是在学校还是在社会中,大家一定都接触过论文吧,通过论文写作可以提高我们综合运用所学知识的能力。写起论文来就毫无头绪?下面是我精心整理的工程测绘中无人机遥感技术的优势和运用论文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。

摘要:

文章主要就无人机遥感测绘技术相关内容进行分析,其中着重探究工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用。无人遥感测绘技术的应用,不仅有利于提升测绘行业发展的科学性、创新性,同时也有利于提高工程测绘的水平和质量。

关键词:

工程测绘;无人机烟感测绘技术;数据分析;

引言:

近年来,无人机在很多领域都得到了广泛应用,并发挥着越来越重要的作用。在工程测量领域对无人机技术的应用,能够为复杂环境下地面测量提供便利,获取相应地区的图像、影像等数据资料,有效提升测量工作的严谨性和科学性。

1、无人机遥感测绘技术的优势

、提升数据的准确性

在工程测绘中全面应用无人机遥感技术,能够对数据准确性有效提升,保证收集数据的安全性,为工程建设提供依据。无人机遥感技术的复杂性相对较高,借助不同类型的技术,特别是对数码传感技术、卫星定位技术以及无人技术的应用,能够全面提升数据收集的质量及效率,大大降低测绘误差,从而保证对数据快速收集的同时,利用高科技全面提升数据的准确性。在对无人机技术不断应用的过程中,其设计也在不断改善,应用的成熟性越来越高。无人机有较小的体积、较高的灵活性,能够很好地推动工程测绘,尤其针对复杂地区,借助无人机遥控测绘技术,能够开展详细的勘察工作,借助软件的应用,能够对数据失误、丢失情况有效避免。

、提升效率

无人机遥感测绘技术的应用,能够减少人工操作程序,有效提高工作效率,在一定程度上降低误差,短时间内对数据快速处理,不仅能够保证效率,还能够保证质量。应用无人机外部作业过程中,能够突破恶劣天气影响,同时也有较长的续航时间,从而保障测绘进度。

、降低成本

测绘作业的复杂性相对较高,应用无人机遥控测绘技术能够有效减少其成本,在一定程度上转变传统测绘方式,提升测绘工作的准确性、科学性。借助地面信息收集工作,能够为其他工作的数据来源奠定基础。在传统测绘过程中,借助载人飞机或卫星对收集数据,会产生较高的成本,且存在安全问题,很容易被恶劣天气影响。应用无人机遥感测绘技术,能够有效地降低成本。

2、无人机遥感技术在工程测绘中的具体应用

、采集数据

在建设工程中,需要始终以数据为基础,因此需要保证数据的精度,但保证数据的精度就需要保证测绘的精度,从而保证建设项目的建筑质量。可见工程测绘收集数据工作十分重要,是工程决策的重要依据,在此基础上分析数据,有利于全面优化工程的谋划、设计。在不同工程测绘过程中,无人机遥感技术的应用也更加广泛,工作人员能够对不同类型数据有效收集,同时也能够借助相关技术,对数据进行分析汇总,对数据收集的精度、速度有效提升。在具体操作过程中,工作人员可以应用计算机输入指令,划分相应的测绘区域,对无人机航线有效设计,并在相应的环境下,引导无人机执行相应的命令,在无人机测绘飞行的过程中,能够明确相应的数据信息,从而结束工程测绘工作。现阶段,技术创新性不断提升,应用定位系统,能够保证定位的精准性,结合坐标系统,能够保证相应区域内的测绘作业能力。对无人机取得的资料,相关工作人员要优化监测、复核工作,对数据的精确性有效保证,并补充其他数据。

、采集图像

应用无人机遥感测绘技术开展工程测绘,除了收集数据,还要收集整理不同图像,对制图的要求有效满足。借助无人机技术,能够收集测绘范围内不同方面的信息,进一步形成影像拍摄。同时,在此基础上,还能够对三维建模有效应用,深加工上一阶段拍摄的画面,为制图工作奠定良好的基础。无人机测绘有较高的智能化,针对不符合需求的图像会进行自动处理,如应用重叠影像数码相机进行自动变焦,对图像参数快速调整有效实现,保证图像收集的清晰性。

、开展低空作业

应用无人机遥感测绘技术,能够对安全性有效保障,尤其一些对图像要求较高的工程测绘项目,无人机测绘能够对上述要求有效满足。在一些恶劣环境之中,应用无人机开展低空作业,因其有更强的灵活性,能够避免受外部条件影响,高效快捷地完成任务。无人机遥感测绘技术也在不断升级,能够很好地提高无人机快速应对能力,有效提升测绘质量。

3、无人机遥感测绘技术应用注意事项

、对相关设备定期检查

为了全面发挥无人机的优势,有效保证测绘结果,并对无人机使用效率有效提高,需要对设备监测的精准性不断优化,保证设备始终处于最佳状态。监测调试工作在应用无人机遥感测绘技术中十分重要,在正式应用设备前,相关工作人员要做好设备性能检测工作,对设备的性能优化,再开展飞行试验,针对不稳定的'设备,相关的工作人员要强化相应的调试工作,对设备性能的稳定性有效保证。此外,相关工作人员还要优化日常保养工作,对通讯设备、电源系统、地面电台等方面进行定期检查,对设备安全性有效保证。

、对像控电测量流程优化

对无人机技术应用,要优化相应的流程,保证无人机遥感测绘技术的应用效果有效提升。工作人员要注意强化拍摄像控点布设工作,对其安全性、高效性有效保证,并完善优化升级工作。具体从以下3个方面入手:

1)要注意监测在可控范围内,与拍摄范围的具体情况有效结合,进行相应地分析,对拍摄区域自由网效果明确,同时还要检查快速生成自由网快拼图的情况,明确是否存在偏差。

2)要对像控点测量方案布设流程优化。要以目标测量范围的具体情况为基础,如地势、地形,优化控制像控点相片质量,提升收集数据的严谨性,避免对影响、数据处理的随意性,还要注意保留原始数据,从而为后续调整制图奠定良好的基础,有效保证数据的真实性。

3)相关工作人员要加强数据存储工作。对于无人机拍摄而言,会出现大量数据,设备中会对相应的数据储存,需要对其中没有价值的信息有效去除,避免无用数据对新数据的影响,保证色彩效果和清晰度。

、对飞行、摄影质量有效控制

为了对无人机拍摄的水平、效率有效保证,相关工作人员需要在实际应用过程中,对无人机的飞行、摄影质量进行严格控制。在具体应用过程中,相关工作人员需要注意:

1)结合规定的时间,带无人机进场,并对无人机不同方面的信息明确,如无人机的降落、起飞方式等,同时还要对飞行速度有效控制,保证测绘影像的清晰性。

2)要注意对无人机飞行高度的设计、控制工作优化,对拍摄区域的设计航高于飞行航高之间的高度差明确,并控制在合理的范围之内。随后还要注意对无人机的飞行状态有效控制,避免其他信号影响无人机拍摄的准确性。此外,在无人机飞行过程中,相关工作人员还需要注意对无人机的上升、下降飞行速率有效控制,并制定相应的安全保护方案。

4、总结

综上所述,应用传统测绘技术,已经不能满足现阶段的市场需要,需将无人机遥感测绘技术应用其中。但为了保证工程测绘结果的科学性和准确性,相关工作人员需要结合实际情况,优化无人机遥感测绘技术,从而有效提升工程测绘的质量和效率。

参考文献

[1]周李乾.工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用[J].智能城市,2020,6(12):73-74.

[2]易应军.工程测绘中无人机遥感测绘技术的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2020(8):4376.

[3]郑义,董晓亮.论无人机遥感测绘技术在工程测绘中的应用[J].建筑工程技术与设计,2019(36):4055.

电力企业输电线路巡检工作中无人机的运用论文

在当前形势下,电力企业的体制改革已取得了一定的成效,供电服务范围进一步扩大,输电线路的分布也越来越广。由于各地区的自然环境具有一定的差异性,因此,采用人工方式对输电线路进行日常巡检已远远达不到要求。而采用无人机巡检可以在第一时间查明故障位置,且不会受到地形条件的影响,同时,还可以实现多角度、全方位的巡检,进而从整体上掌握输电线路的运行状况。可见,无人机的应用对于电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

1 无人机的研究设计分析

当前,在输电线路巡检中,应用最为广泛的是遥控直升机和四旋翼无人机。应用无人机对输电线路进行全方位的巡视,可以迅速、准确地判断故障的发生点,大大提高巡视工作的效率。从产生和自身结构来看,无人机是先进科学技术创新研究的产物,它的形成主要涉及以下几方面。

技术方面

遥控直升机采用的是普通直升机的气动布局,一般可以携带图像采集和实时传输设备,在飞行过程中,可以将所“看”

到的各种信息通过传输设备及时传输到监控中心,从而大大提高输电设备巡视、检修工作的效率。四旋翼无人机的气动布局结构是 4 个旋翼相互对称分布。这种结构设置使其具有较高的起降能力。此外,四旋翼无人机还安装有减振云台和无线传输设备,在对输电线路进行巡检时,可以利用微型高分辨率的图像采集设备获得高清信息,并将所获信息及时传输到监控中心。

自身系统构成方面

遥控式无人机的构成主体是遥控直升机的本体。此外,遥控直升机还包括减振悬挂装置、信息采集和传输设备、地面图像的监视和操控系统等。四旋翼无人机主要由本体和地面监控站构成。

功能方面

无人机的功能分析应用遥控直升机巡检的工作流程是由人工进行遥控飞行或者悬停在输电线路的上空,而后再利用信息采集设备对线路的图像信息进行实时采集和传输;应用四旋翼无人机巡检的工作流程是在地面站的引导下,根据输电线路的布设状况进行信息的采集和传输。具体来说,分为以下几个步骤:①四旋翼无人机自主悬停于特定空间位置,而后再进行图像信息采集;②通过调节四旋翼的航向和减振云台,对图像采集设备、被检测设备的光学角度和距离进行合理调整,实现对输电线路设备图像的实时采集和传输;③根据人工操作的各项指令进行控制,而后沿输电线路进行飞行式观测和信息采集。

地面站的功能分析四旋翼无人机地面站的基本功能包括与四旋翼无人机协调进行遥控、遥测通信,对四旋翼无人机的图像信息采集位置的确定起引导作用,实时接收和整理分析无人机所获得的输电线路信息,实时操作、控制无人机的飞行状态和云台状态。

关键技术要点和创新点的分析

无人机巡检输电线路的关键技术要点和创新点主要包括以下几个:①四旋翼无人机具有自主悬停、自主导航飞行的特点,可以进行输电线路跳闸后的故障点查找,并在此基础上,构建一个完整的输电线路全过程立体式的巡检系统。②四旋翼无人机的另一个功能就是可以对输电线路起到防碰撞保护作用,用于输电线路的巡视和检测,同时,还可以对严重自然灾害下的输电线路起到保护作用,比如常见的大风、暴雨等。③地面实时监控技术和图像防抖降噪技术在输电线路巡检中的应用。无人机所配备的可见光视频可以在网络信息技术的作用下及时传输到监控中心。④对四旋翼无人机一体化设计和输电线路的快速检测系统进行优化,有效解决流线型机身的碳纤维制作工艺问题,进而解决锂电池的选型、旋翼的升力、电机的选型和空气动力等相关问题。⑤自主悬停和飞行控制系统具有自驾和手动两种工作模式。在自主悬停的状态下,无人机不仅可以通过地面站的高清录像检查线路,并保留手动模式,还可以按照既定的路线进行自主导航的飞行和巡检。

2 无人机的应用分析

实际应用效果

在输电线路的巡检中,应用无人机可以实现多角度、全方位的高空信息采集,有效降低架空输电线路巡检工作的强度,减少安全隐患,促进巡检效率和质量的提高,尤其是在恶劣的'环境中,比如在铁塔打滑时,无人机可以代替人工蹬杆和走线,进而保障了电网的安全、稳定运行。另外,应用无人机可以大大降低巡检工作的成本,为生产生活用电提供保障。

可见,无人机的应用对当前电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

无人机的发展前景

无人机的发展前景可以概括为以下几点:

①在高压输电线路中,可快速、准确地查找故障点,并对存在的可疑故障点进行高效、合理的巡检,是高压输电线路稳定运行的保障。

②在输电线路具体的某个路段或局部设备中,可以快速对故障进行巡检,成本低、效率高,具有较好的安全性和技术性。

③可以智能化定点悬停在输电线路金具和绝缘子的上方进行局部检测,操作简单,从而减少人工巡检的任务量和时间,尤其是在环境条件恶劣的输电线路中,无人机的优势更为明显。

④无人机所具有的陀螺稳定可见监视器和红外线成像仪设备不仅能够对输电线路起到录像和检测的作用,实现自动巡检,还能够有效解决地形巡视困难等问题,进一步降低人工巡检的潜在危险性,提高输电线路的运行质量。

3 总结

电力在现代社会发展中发挥着重要作用,是国民经济健康、稳定发展的保障。在科技的推动下,将无人机应用于输电线路巡检中,可以大大提高输电线路的运行效率和质量,并进一步提升其运行的可靠性和稳定性。因此,电力企业要加大对无人机的应用和研究力度,提升其实际应用效果。

参考文献

[1]张永,李德波,吴翔,等。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报,2013,28(8):87-88.

[2]诸葛葳。无人机巡检输电线路技术的应用探析[J].科技经济市场,2015(5):16.

[3]周海峰。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计,2015(18):1238.

浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文

前言: 随着无人机产品的不断增加,市场之间的竞争力,也逐渐的提升,对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机,产品不仅定位合理,同时与其他产品存在一定的差异,该任务系统,是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务,存在较高的能量利用效率、载荷运输性能,是其它无人机产品,在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划,会给企业带来一定的经济效益。

1 多旋翼无人机定义概述

我们常称无人飞行载具,为无人飞机系统,主要是利用无线电智能遥控设备,以及自带的控制程序装置,对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机,包括狭义无人机以及航模。

多旋翼飞行器,主要由动力系统、主体、控制系统组成,动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站,以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼,是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、,鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来,对于系统的控制功能的研究趋势,为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为,数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。

2 控制系统改进发展阶段

多旋翼无人飞行器的控制系统,最初是由惯性导航系统,借助了微机电系统技术,形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究,有效的降低了其传感器数据噪音的问题,最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用,最终在2005年,制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价,可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降,以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面,不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。

3 技术原理

系统组成

无人多旋翼任务系统,总体技术方案框图如图1所示;如图所示,无人多旋翼任务系统,由无人机、地面工作站构成。无人机,由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站,由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。

系统技术原理

多旋翼无人机,通过对于螺旋桨微调的推力,实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述,对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比,可以明显的看出,多旋翼无人机,在任务飞行方面,具有多能量的优势,从而更好的执行完成飞行任务,改善了飞行姿态维持,消耗大量能量的缺陷,从而更好的保证了其能量利用率,直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面,做了大量的简化,省去了传动机构,使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。

无人机,与地面工作站之间的通信,通过设备数据链实现连接,起到通信中介的作用,同好也是无人机、地面工作站之间,实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机,对于地空信息的转换连接,只是普通的点对点通信,收到信号传输距离的影响,性能发挥受到严重的影响,只能实现一些简单遥控数据信号的传输。

但是本项目,对于无人多旋翼任务系统的研究,是通过数据链协议MAVLink的研究后,将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中,有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题,将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一,保证了通信之间的无障碍,从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测,是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信,是指对于远方的电气开关、设备,以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控,是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调,是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视,是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。

传统的无人机,在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作,对其飞行姿态进行的控制,体现出其自动程序的不完善,功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究,在地面工作站,通过飞行任务规划软件的配套,有效的改善了以往功能单一的缺点,直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件,具备GoogleMap高速API接口,实现对于无人机飞行航线,在三维地图上的简易规划,同时也能对其航线进行启动,使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。

4 技术关键点及创新点

技术关键点:

地空信息的的数据通信。

先进智能装备数据链协议MAVLink的应用,能够对其所有数据进行有效的整合,并全部归纳在数据链路中,整合五遥操作,有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题,提高了通信效率,保证了通讯功能得以有效发挥。

解决飞行姿态操控问题

嵌入式操作系统,在ARM处理器平台上的应用,加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法,从而更好的保证了控制系统的功能增加,除此之外,不仅实现了无人操作飞行,在飞行操纵方面,也有效的降低了能耗,增加了能量利用率。

在工业控制领域应用的扩展

本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路,针对于型号相同的多旋翼飞行器,设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷,实现快速更换载荷,使其飞行任务之间,能够良好、稳定的切换、衔接,保证该系统的实用性,同时也减少了任务执行的成本。

增强地面工作站功能

通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库,以及地面任务规划软件、分析数据分析软件,从而更好的增强地面工作站的功能,以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作,带来更多的便利。

项目的技术创新性

在无人机、地面站,在植入数据链MAVLink的同时,加强整体系统功能的改进,有效的实现了五遥的综合统一。

卡尔曼滤波、四元数算法,加上嵌入式ARM平台,对其飞行姿态实现有效控制。

同一载具+多种载荷思路的研究,实现了无人机,对任务执行模式的有效转换。

同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用,提高了系统的控制功能,以及系统智能化程度。

5 总结

综上所述,通过对于无人多旋翼任务系统的分析,发现我国针对于此方面的研究,仍存在很多不完善的地方,该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等,照比以往的无人机飞行器,在系统功能改进方面,实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面,实现了灵活转换;在飞行姿态方面,实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上,有效的规避了其以往的缺陷,同时自主飞行控制软件编程,这种飞控任务的提供,有效的实现了飞行中,自主导航智能飞行。

无人装备研究论文

警用无人机论文的任务要求主要有:1)了解警用无人机的功能特点;2)分析警用无人机在警务中的应用场景;3)探讨警用无人机的发展前景;4)研究警用无人机在管理方面的法律法规;5)探讨警用无人机在安全防护方面的技术措施等。

警用无人机在实际应用中可以担任多种任务,以下是一些可能的任务要求:侦察监视:使用无人机进行侦察监视任务,例如在危险区域、火灾现场、交通事故现场、搜索行动等场合进行空中监视,获取关键信息并向指挥中心提供实时数据。靶标定位:使用无人机在训练场等场合中扮演靶标,为警察特战队等单位提供目标打击训练。交通管制:使用无人机对道路交通进行监控,协助警察部门对车辆违法行为进行监督和处理。物资运输:使用无人机将警察部门需要的物资,例如急救药品、特种装备等从指挥中心运送至事故现场或需要的地方。搜索救援:使用无人机对地震、洪水等灾害现场进行搜索和救援,为灾区居民提供紧急救援服务。技术侦查:使用无人机进行电子侦查、窃听侦查等技术侦查任务,协助警察部门打击犯罪活动。以上是一些可能的任务要求,实际上还有很多其他的任务可以由警用无人机完成,具体要求将取决于实际应用场景和任务目标。

警用无人机的任务可以包括以下方面:侦察和监视:使用无人机进行侦察和监视犯罪嫌疑人的行踪和活动,收集相关情报,提高警方的反应能力和有效性。搜索和营救:使用无人机进行搜寻和营救行动,例如寻找失踪人员或营救被困者。交通管理:使用无人机监控交通拥堵情况,协助警方指挥交通,提高交通管理效率。灾害应急:使用无人机进行灾害监测和评估,提供紧急救援服务,例如洪水、地震、火灾等。边境监控:使用无人机监控国家边境,预防非法移民和恐怖袭击。警用无人机的任务要求会因具体应用场景而有所不同。

作战方式颠覆传统 (此回答供参考) /来自中华网社区 -----------/来自中华网社区 新概念武器是相对于传统武器而言的高新技术武器群体,目前正处于研制和探索之中,它在原理、杀伤破坏机理和作战方式上,与传统武器有显著不同。主要包括定向能武器、动能武器和军用机器人。>定向能武器,是指武器的能量沿一定方向传播,并在一定距离内有杀伤破坏作用,在其他方向则没有。如激光武器、微波武器和粒子束武器等。动能武器,是能发射高速弹头、利用弹头动能直接撞毁目标的武器,如动能拦截弹、电磁炮等;军用机器人,可用于执行战斗任务、实施工程保障等。目前正在研制的新概念武器,还有网络战武器、非致命武器等。动能武器:火炮要"脱胎换骨" "水炮":固体发射药火炮的终结者 ----------- 液体发射药火炮又称“水炮”,是一种以液体发射药代替固体发射药的新型火炮。目前,许多国家都在研究液体发射药炮。有专家预测,液体发射药火炮的诞生,是火炮技术的革命性发展,将在未来战争中取代固体发射药火炮。 >与固体发射药火炮相比,液体发射药火炮省去了药筒等装置,结构简化,使火炮、弹丸的重量减轻,提高了发射速度;液体发射药能量高,增大了弹丸的初速和射程;液体发射药具有很强的稳定性,其储存安全方便,即使被击中也不易爆炸。 电磁炮:能发射各类导弹 ----------- 是一种用电磁作动力的发射装置,由导轨、大电流直流脉冲电源和开关等组成。两条导轨之间用滑块连接,发射时将弹丸放在滑块前。当导轨接通电源时,就会产生强磁场,在强磁场作用下,滑块上的金属箔片转化为高速等离子体,等离子体推动弹丸,将弹丸从导轨上发射出去。 >电磁炮的最大特点,是发射的炮弹初速高。美国海军试验的电磁轨道炮,把3公斤重的炮弹以7马赫的高速发射出去,成为世界上飞行速度最快的炮弹家族成员。弹丸初速高,射程就远,能攻击远距离目标。同时,弹丸在空中飞行时间减少,可提高射击命中精度。它还能发射各类导弹,而且不像传统导弹那样需携带燃料飞行,从而降低了导弹的造价。军用机器人"文武双全" 机器人火炮:装填效率高 ----------- 它可以代替人完成输弹、装填和发射等任务。美国陆军研制出一种 155毫米机器人火炮,它在M109式榴弹炮的炮塔上,安装了一套机器人弹药输送和装填系统。 >该系统由液压传动和操纵,由机械手、自动输弹盘和快速输弹机等部分组成,机械手能轻松抓起45公斤重的弹丸。射击时,机械手将弹丸放在自动输弹盘上,输弹机能在10秒内装填3发炮弹,速度比人工操作快很多。 微型无人作战平台:没有最小,只有更小 ----------- 随着微机电、微制造技术的快速发展,微型无人作战平台显示出巨大的应用价值。目前,世界研究的微型无人作战平台,主要有微型飞行器和微型机器人。 >微型飞行器具有良好的隐蔽性,可执行低空侦察、通信、电子干扰和对地攻击等任务。美国研发的“微星”无人机,是一种可由单兵手持发射的微型飞行器,长度小于15厘米,重量不足18克,因形体微小,即使在防空雷达附近盘旋,也难以被探测到。它在侦察的同时,还能攻击地面活动目标,可谓“文武双全”。 >微型机器人可分为厘米、毫米和微米尺寸机器人,有一定智能,可在微空间进行可控操作或采集信息,能执行常人无法完成的任务,可批量廉价制造。美国研制的一种可探测核生化战剂的微型机器人,只有几毫米大。还有一种正在研发中的“黄蜂”微型机器人,只有几十毫克重,可携带某种极小弹头,能喷射出腐蚀液或导电液,攻击敌方装备的关键电子部件。网络战武器:攻防兼备 道高一尺,魔高一丈 ----------- 计算机病毒对信息系统的破坏作用,已引起各国军方的高度重视,一些国家正大力发展网络战进攻与防御的装备和手段,主要包括计算机病毒武器、高能电磁脉冲武器、纳米机器人、网络嗅探和信息攻击技术等。 >为了成功地实施信息攻击,外军还在研究网络分析器、软件驱动嗅探器、硬件磁感应嗅探器等网络嗅探武器,以及信息篡改、窃取和欺等信息攻击技术。 美军:计算机病毒发源地 ----------- 美国军方的计算机网络攻防武器种类繁多,其攻击性武器主要有:计算机病毒武器、芯片细菌武器和微米/纳米机器人等。美军投资7亿美元用于“病毒武器开发计划”,邮件炸弹、特洛伊木马等数以千计的计算机病毒,正在形成系列并不断推陈出新。 >在黑客组织方面,美国国防部成立了信息战“红色小组”,这些组织在演习中扮作假想敌,攻击自己的信息系统,以发现系统的结构隐患和操作弱点,并及时修正。同时也入侵别国的信息系统和网络,甚至破坏对方的系统。 俄军:某些技术领先于美军 ----------- >俄罗斯军方的计算机网络攻防武器,因受军费开支影响较小而发展较快,特别是网络攻击性武器,已研制出用于破坏或降低敌方信息作战系统效能的多种病毒武器,有些已领先于美国。如“远距离无线注入病毒武器”,可通过无线电频道或通信线路注入对方计算机网络,对其指挥中枢构成直接威胁。 五花八门的非致命武器 非致命武器是为使人员或装备失去功能,而专门设计的武器系统,按作用对象分为反装备和反人员两大类。 超级润滑剂 ----------- 采用含油聚合物微球、无机润滑剂等原料,复配而成的摩擦系数极小的化学物质。主要用于攻击机场跑道、航母甲板、铁轨、高速公路、桥梁等目标,可有效地阻止飞机起降和列车、军车前进。 超级腐蚀剂 ----------- 是一些对特定材料具有超强腐蚀作用的化学物质。设想一下,对坦克手来说,刀枪不入的复合装甲在这种腐蚀剂的作用下变软,该是多么可怕的事情! 次声波武器 ----------- 是一种能发射20赫兹以下低频声波,即次声波的大功率武器,可穿透米厚的混凝土。它虽然难闻其声,却能与人体生理系统产生共振。目前研制的次声波武器,分神经型和内脏器官型两种,前者能使人神经错乱,癫狂不止;后者能使人体脏器发生共振,周身产生剧烈不适感,进而失去战斗力。 幻觉武器 ----------- 是一种运用全息投影技术,从空间站向云端或战场上的特定空间,投射有关影像、标语、口号的激光装置,可谓最直接的心理战武器。它的作用是从心理上骚扰、恫吓和瓦解敌军,使其恐惧厌战,继而放弃武器逃离战场。 黏性泡沫 ----------- 属于一种化学试剂,喷射在人员身上立刻凝固,从而束缚人员的行动。美军在索马里行动中使用了一种“太妃糖枪”,喷出的化学黏稠剂可将人员包裹起来,使其失去抵抗能力。目前美国已开发出了第二代肩挂式黏性泡沫发射器。

无人机保值机的毕业论文

电力企业输电线路巡检工作中无人机的运用论文

在当前形势下,电力企业的体制改革已取得了一定的成效,供电服务范围进一步扩大,输电线路的分布也越来越广。由于各地区的自然环境具有一定的差异性,因此,采用人工方式对输电线路进行日常巡检已远远达不到要求。而采用无人机巡检可以在第一时间查明故障位置,且不会受到地形条件的影响,同时,还可以实现多角度、全方位的巡检,进而从整体上掌握输电线路的运行状况。可见,无人机的应用对于电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

1 无人机的研究设计分析

当前,在输电线路巡检中,应用最为广泛的是遥控直升机和四旋翼无人机。应用无人机对输电线路进行全方位的巡视,可以迅速、准确地判断故障的发生点,大大提高巡视工作的效率。从产生和自身结构来看,无人机是先进科学技术创新研究的产物,它的形成主要涉及以下几方面。

技术方面

遥控直升机采用的是普通直升机的气动布局,一般可以携带图像采集和实时传输设备,在飞行过程中,可以将所“看”

到的各种信息通过传输设备及时传输到监控中心,从而大大提高输电设备巡视、检修工作的效率。四旋翼无人机的气动布局结构是 4 个旋翼相互对称分布。这种结构设置使其具有较高的起降能力。此外,四旋翼无人机还安装有减振云台和无线传输设备,在对输电线路进行巡检时,可以利用微型高分辨率的图像采集设备获得高清信息,并将所获信息及时传输到监控中心。

自身系统构成方面

遥控式无人机的构成主体是遥控直升机的本体。此外,遥控直升机还包括减振悬挂装置、信息采集和传输设备、地面图像的监视和操控系统等。四旋翼无人机主要由本体和地面监控站构成。

功能方面

无人机的功能分析应用遥控直升机巡检的工作流程是由人工进行遥控飞行或者悬停在输电线路的上空,而后再利用信息采集设备对线路的图像信息进行实时采集和传输;应用四旋翼无人机巡检的工作流程是在地面站的引导下,根据输电线路的布设状况进行信息的采集和传输。具体来说,分为以下几个步骤:①四旋翼无人机自主悬停于特定空间位置,而后再进行图像信息采集;②通过调节四旋翼的航向和减振云台,对图像采集设备、被检测设备的光学角度和距离进行合理调整,实现对输电线路设备图像的实时采集和传输;③根据人工操作的各项指令进行控制,而后沿输电线路进行飞行式观测和信息采集。

地面站的功能分析四旋翼无人机地面站的基本功能包括与四旋翼无人机协调进行遥控、遥测通信,对四旋翼无人机的图像信息采集位置的确定起引导作用,实时接收和整理分析无人机所获得的输电线路信息,实时操作、控制无人机的飞行状态和云台状态。

关键技术要点和创新点的分析

无人机巡检输电线路的关键技术要点和创新点主要包括以下几个:①四旋翼无人机具有自主悬停、自主导航飞行的特点,可以进行输电线路跳闸后的故障点查找,并在此基础上,构建一个完整的输电线路全过程立体式的巡检系统。②四旋翼无人机的另一个功能就是可以对输电线路起到防碰撞保护作用,用于输电线路的巡视和检测,同时,还可以对严重自然灾害下的输电线路起到保护作用,比如常见的大风、暴雨等。③地面实时监控技术和图像防抖降噪技术在输电线路巡检中的应用。无人机所配备的可见光视频可以在网络信息技术的作用下及时传输到监控中心。④对四旋翼无人机一体化设计和输电线路的快速检测系统进行优化,有效解决流线型机身的碳纤维制作工艺问题,进而解决锂电池的选型、旋翼的升力、电机的选型和空气动力等相关问题。⑤自主悬停和飞行控制系统具有自驾和手动两种工作模式。在自主悬停的状态下,无人机不仅可以通过地面站的高清录像检查线路,并保留手动模式,还可以按照既定的路线进行自主导航的飞行和巡检。

2 无人机的应用分析

实际应用效果

在输电线路的巡检中,应用无人机可以实现多角度、全方位的高空信息采集,有效降低架空输电线路巡检工作的强度,减少安全隐患,促进巡检效率和质量的提高,尤其是在恶劣的'环境中,比如在铁塔打滑时,无人机可以代替人工蹬杆和走线,进而保障了电网的安全、稳定运行。另外,应用无人机可以大大降低巡检工作的成本,为生产生活用电提供保障。

可见,无人机的应用对当前电力企业的输电线路巡检工作具有重要意义。

无人机的发展前景

无人机的发展前景可以概括为以下几点:

①在高压输电线路中,可快速、准确地查找故障点,并对存在的可疑故障点进行高效、合理的巡检,是高压输电线路稳定运行的保障。

②在输电线路具体的某个路段或局部设备中,可以快速对故障进行巡检,成本低、效率高,具有较好的安全性和技术性。

③可以智能化定点悬停在输电线路金具和绝缘子的上方进行局部检测,操作简单,从而减少人工巡检的任务量和时间,尤其是在环境条件恶劣的输电线路中,无人机的优势更为明显。

④无人机所具有的陀螺稳定可见监视器和红外线成像仪设备不仅能够对输电线路起到录像和检测的作用,实现自动巡检,还能够有效解决地形巡视困难等问题,进一步降低人工巡检的潜在危险性,提高输电线路的运行质量。

3 总结

电力在现代社会发展中发挥着重要作用,是国民经济健康、稳定发展的保障。在科技的推动下,将无人机应用于输电线路巡检中,可以大大提高输电线路的运行效率和质量,并进一步提升其运行的可靠性和稳定性。因此,电力企业要加大对无人机的应用和研究力度,提升其实际应用效果。

参考文献

[1]张永,李德波,吴翔,等。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报,2013,28(8):87-88.

[2]诸葛葳。无人机巡检输电线路技术的应用探析[J].科技经济市场,2015(5):16.

[3]周海峰。无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计,2015(18):1238.

无人机”的开题报告! 接受的话具体要求发过来!

浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文

前言: 随着无人机产品的不断增加,市场之间的竞争力,也逐渐的提升,对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机,产品不仅定位合理,同时与其他产品存在一定的差异,该任务系统,是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务,存在较高的能量利用效率、载荷运输性能,是其它无人机产品,在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划,会给企业带来一定的经济效益。

1 多旋翼无人机定义概述

我们常称无人飞行载具,为无人飞机系统,主要是利用无线电智能遥控设备,以及自带的控制程序装置,对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机,包括狭义无人机以及航模。

多旋翼飞行器,主要由动力系统、主体、控制系统组成,动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站,以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼,是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、,鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来,对于系统的控制功能的研究趋势,为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为,数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。

2 控制系统改进发展阶段

多旋翼无人飞行器的控制系统,最初是由惯性导航系统,借助了微机电系统技术,形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究,有效的降低了其传感器数据噪音的问题,最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用,最终在2005年,制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价,可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降,以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面,不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。

3 技术原理

系统组成

无人多旋翼任务系统,总体技术方案框图如图1所示;如图所示,无人多旋翼任务系统,由无人机、地面工作站构成。无人机,由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站,由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。

系统技术原理

多旋翼无人机,通过对于螺旋桨微调的推力,实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述,对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比,可以明显的看出,多旋翼无人机,在任务飞行方面,具有多能量的优势,从而更好的执行完成飞行任务,改善了飞行姿态维持,消耗大量能量的缺陷,从而更好的保证了其能量利用率,直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面,做了大量的简化,省去了传动机构,使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。

无人机,与地面工作站之间的通信,通过设备数据链实现连接,起到通信中介的作用,同好也是无人机、地面工作站之间,实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机,对于地空信息的转换连接,只是普通的点对点通信,收到信号传输距离的影响,性能发挥受到严重的影响,只能实现一些简单遥控数据信号的传输。

但是本项目,对于无人多旋翼任务系统的研究,是通过数据链协议MAVLink的研究后,将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中,有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题,将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一,保证了通信之间的无障碍,从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测,是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信,是指对于远方的电气开关、设备,以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控,是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调,是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视,是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。

传统的无人机,在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作,对其飞行姿态进行的控制,体现出其自动程序的不完善,功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究,在地面工作站,通过飞行任务规划软件的配套,有效的改善了以往功能单一的缺点,直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件,具备GoogleMap高速API接口,实现对于无人机飞行航线,在三维地图上的简易规划,同时也能对其航线进行启动,使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。

4 技术关键点及创新点

技术关键点:

地空信息的的数据通信。

先进智能装备数据链协议MAVLink的应用,能够对其所有数据进行有效的整合,并全部归纳在数据链路中,整合五遥操作,有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题,提高了通信效率,保证了通讯功能得以有效发挥。

解决飞行姿态操控问题

嵌入式操作系统,在ARM处理器平台上的应用,加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法,从而更好的保证了控制系统的功能增加,除此之外,不仅实现了无人操作飞行,在飞行操纵方面,也有效的降低了能耗,增加了能量利用率。

在工业控制领域应用的扩展

本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路,针对于型号相同的多旋翼飞行器,设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷,实现快速更换载荷,使其飞行任务之间,能够良好、稳定的切换、衔接,保证该系统的实用性,同时也减少了任务执行的成本。

增强地面工作站功能

通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库,以及地面任务规划软件、分析数据分析软件,从而更好的增强地面工作站的功能,以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作,带来更多的便利。

项目的技术创新性

在无人机、地面站,在植入数据链MAVLink的同时,加强整体系统功能的改进,有效的实现了五遥的综合统一。

卡尔曼滤波、四元数算法,加上嵌入式ARM平台,对其飞行姿态实现有效控制。

同一载具+多种载荷思路的研究,实现了无人机,对任务执行模式的有效转换。

同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用,提高了系统的控制功能,以及系统智能化程度。

5 总结

综上所述,通过对于无人多旋翼任务系统的分析,发现我国针对于此方面的研究,仍存在很多不完善的地方,该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等,照比以往的无人机飞行器,在系统功能改进方面,实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面,实现了灵活转换;在飞行姿态方面,实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上,有效的规避了其以往的缺陷,同时自主飞行控制软件编程,这种飞控任务的提供,有效的实现了飞行中,自主导航智能飞行。

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装备保障类硕士论文格式

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规范的毕业论文写作格式可以加强毕业设计(论文)的管理,提高毕业设计(论文)质量。

1、论文格式的论文题目:(下附署名)要求准确、简练、醒目、新颖。

2、论文格式的目录

目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)

3、论文格式的内容提要:

是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。

4、论文格式的关键词或主题词

关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在提要的左下方。

主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。

5、论文格式的论文正文:

(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。

(2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容:

a.提出问题-论点;

b.分析问题-论据和论证;

c.解决问题-论证方法与步骤;

d.结论。

6、论文格式的参考文献

一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。

中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期)

英文:作者--标题--出版物信息

所列参考文献的要求是:

(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。

(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的.标题、作者、出版物信息。

一、毕业设计(论文)的基本构成和要求

一篇完整的毕业设计(论文)通常由题目、摘要、关键词、目录、引言(前言)、正文、结论(结束 语)、参考文献等几部分构成。

(一)题目

设计(论文)名称要求概括、简洁、确切。题目中不使用非规范的缩略词、符号、代号和公式,通常不用问话方式。标题的字数应适当,一般不超过 20 字。

(二)摘要

应扼要叙述本设计(论文)研究工作的主要内容、方法、观点和成果,要求文字简练、准确(一般在设计、论文完成后再写)。中文摘要约 300 字左右;外文摘要不超过 250 个实词。

(三)关键词

关键词的个数为 3-8 个。关键词的排序,通常应按研究的对象、性质(问题)和采取的手段排序,而不应任意排列。关键词后面不加冒号,关键词与关键词之间应以分号隔开。

(四)目录

由毕业设计(论文)各部分内容的顺序号、名称和页码组成。用联系名称和页码。

(五)插图和附表清单(必要时)

(六)符号、标志、缩略词、首字母缩写、单位、术语等汇集表(必要时)

(七)引言(前言)

应说明本设计(论文)选题缘由、课题的目的和意义、对本课题国内外研究情况的评述、本课题要研究的主要问题及研究(设计)的思路、方法等等。

(八)正文

设计(论文)的正文是作者对本课题研究内容全面详细的表述,是设计(论文)的核心部分,它占全文的较大篇幅。正文内容要求客观真实,合乎逻辑,层次分明。

(九)结论(结束语)

应对本设计(论文)的研究进行归纳和综合,得出准确、完整、精练的结论。如不可能导出结论,也可以没有结论而进行必要的讨论,指出建议、研究设想、改进意见、待解决的问题等。

(十)参考文献

参考文献是毕业设计(论文)不可缺少的组成部分,它反映毕业设计(论文)的取材来源、材料的广博程度及材料的可行程度。引用参考文献时,应注意写法的规范性。

二、毕业设计(论文)的打印格式与装订要求

(一)毕业设计(论文)的格式及有关要求

1.毕业设计(论文)要求用 A4 纸打印。

2.毕业设计(论文)字数一般为 8,000~10,000 字,考虑我校部分专业特点,毕业设计(论文)字数最少不低于 6000 字。毕业设计(论文)各专业可根据专业要求给出具体字数要求。

3.计量单位以国际单位制(SI)为基础;注释用页末注(即把注文放在加注处一页的下端);公式、图表应按顺序编号,并与正文对应。

4.图纸尺寸按国家标准(规范),图面整洁、布局合理、线条粗细均匀、圆弧连接光滑、尺寸规范、文字注释用工程字体书写,图表须按各专业有关标准和规范要求绘制,图表应标注名称。

5.注释、参考文献的注引与参考文献格式

①注释:注释是对正文中某一特定内容的诠释和说明,用数字加圆圈标注如①②,置于文后,标注文献类型。中文注释须依次标明序号(外加圆圈)、作者、书名、出版地、出版社、出版年份、页码;外文注释须依次标明序号(外加圆圈)、作者姓、作者名、书名、出版地、出版社、出版年份、页码。

②参考文献的注引:正文中,引用文献资料论述某个观点时,应在所引用段落或句子的右上角,用方括弧进行角注,并用阿拉伯数字注明资料的出处。参考文献置于注释之后,标注文献类型。正文中每应用

一次文献资料,角注时用 1,2,3阿拉伯数字按先后次序分别排序。如:XXXX[1];XXXX[2];。如引用两篇或两篇以上文献资料论述同一个观点时,应在所引用段落或句子的右上角方括弧中用以下方法注明,如:XXXXXX[4,5];XXXXXXXX[6~ 8]。正文中进行角注的数字序号应与文后参考文献中所列出的文献资料相对应。题目、摘要、关键词、目录等处不出现文献的角注。

③参考文献格式:中文参考文献须依次标明序号(外加方括号)、作者、书名、文献类型、出版地、出版社、出版年份;外文参考文献须依次标明序号(外加方括号)、作者姓、作者名、书名、文献类型、出版地、出版社、出版年份。既有中文文献又有外文文献的,请按中文在前、外文在后的顺序分别排列,并以第一作者姓氏的汉语拼音及外文字母为序。

6.毕业设计(论文)正文中的任何部分不得写到文稿纸边框以外,文稿纸不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规范字。

①页面设置:上 2cm,下 2cm,左 ,右 2cm;页眉 1cm,页脚 1cm。行距采用固定值 20 磅,标准字符间距。

②题目用小 2 号黑体字、居中;摘要用 3 号黑体字、空两格;摘要内容用小 4 号宋体字。关键词用 3 号黑体字、空两格;关键词内容用小 4 号宋体字,关键词之间用分号间隔。

③目录用小 2 号黑体字、居中;目录内容最少列出第一级标题和第二级标题;前者用 4 号黑体字,后者用 4 号宋体字,第三级标题用 4 号楷体字,居左顶格、单独占行,每一级标题后应标明起始页码。

④正文用小 4 号宋体字;参考文献用小 4 号黑体字,资料名称用 5 号宋体字;图表字号采用 5号宋体字。

⑤公式应居中书写,公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末,公式和编号之间不加虚线。

⑥表格应有自己的表序和表题,表序和表题应写在表格上方正中,表序后空一格书写表题。表格允许下页接写,表题可省略,表头应重复写,并在右上方写续表。表题用 5 号黑体字,表格内容用 5 号

宋体。表格位于正文中引用该表格字段的后面。

⑦插图必须精心制作,不得徒手画,照片图应清晰,线条要匀称,图面要整洁美观。每幅插图应有图序和图题,图序和图题应放在图位下方居中处。图题用 5 号黑体字,图内用 5 号宋体。插图位于正文中引用该插图字段的后面。

(二)毕业设计(论文)的装订要求

毕业设计(论文)单独装订成册。

毕业设计(论文)的内容及装订程序依次为:

1.封面

2.中文摘要、关键词,

3.英文摘要、关键词

4.目录

5.插图和附表清单(必要时)

6.符号、标志、缩略词、首字母缩写、单位、术语等汇集表(必要时)

7. 引言(或前言)、正文、结论

8. 参考文献

9. 附录(必要时)

学位论文书写的一般格式

导语:学位论文书写的一般格式是怎样的呢?论文格式是对于论文写作的一种标准化设置与要求。下面是我分享的学位论文书写的一般格式,欢迎阅读!

一、学位论文书写的一般格式

硕士学位论文或博士学位论文,一般应包括下述几部分:

1. 题目:应能概括整个论文最重要的内容,要求简明、恰当、引人注目,一般不宜超过20个汉字。

2. 中文摘要:应说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。要突出本论文的创造性成果或新见解。语言力求精炼、准确。在中文摘要的下方另起一行,注明本论文的关键词(3~5个)。

3. 英文摘要:内容与中文摘要相对应。

4. 目录:既是论文的提纲,也是论文组成部分的小标题。

5. 绪论(引言):内容为本研究领域的国内外现状,本论文所要解决的问题,该研究工作在经济建设、科技进步和社会发展等某方面的实用价值与理论意义。

6. 正文:学位论文的主体。(学科专业不同、论文的选题不同,可以有不同的写作方式。)

7. 结论:要求明确、精炼、完整、准确地总结出自己创造性成果或新见解。(应严格区分本人的研究成果与导师或其他人的科研成果的界限)。

8. 参考文献:按学位论文中所引用文献的顺序,列于文末。

9. 附录(只限必要时采用):包括放在正文内过分冗长的公式推导、以备他人阅读方便所需的辅助性数学工具、重复性的数据图表、论文使用的符号意义、单位缩写、程序全文及有关说明等。

二、学位论文的书写、排版打印和装订格式要求

1. 东北大学硕士学位论文、博士学位论文,要用规范的汉字书写或打印。封面用我校统一印制的“东北大学硕士研究生学位论文”、“东北大学博士研究生学位论文”的封面。封面上各栏目必须认真、正确地填写,封面上导师的署名,一律以批准为本人的导师为准。如有变动,应正式提出报告,经批准后方可变动。

2. 论文字迹和标点符号要求清楚、工整、正确。手工书写时一律用炭素墨水或蓝黑墨水钢笔。凡层次不清、错别字较多、语句欠通顺、字迹潦草者,应予返工。

3. 论文中图表、附注、参考文献、公式一律采用阿拉伯数字连续(或分章)编号。图序及图名置于图的下方;表序及表名置于表的上方;论文中的公式编号,用括弧括起写在右边行末,其间不加虚线。

4. 学位论文电子排版打印格式要求。为规范学位论文的电子排版格式,东北大学制订了《硕士、博士学位论文排版打印格式》(见附件)。研究生应严格按照《东北大学硕士、博士学位论文排版打印格式》的要求对学位论文进行排版、打印。

5. 学位论文一律在左侧装订,要求装订、剪切整齐,便于使用。

三、学位论文归档提交要求

1. 归档的学位论文应该是针对评阅专家和答辩委员会提出的意见修改之后的最终稿,要求格式规范、版面整洁。

2. 硕士学位论文纸质归档:校图书馆情报室1本、研究生院1本(转交北京情报研究所)和学院(所、中心)资料室1本。电子版硕士学位论文分别通过网络提交校档案馆和图书馆。

博士学位论文纸质版归档:校档案馆1本、校图书馆情报室1本、研究生院2本(分别转交国家图书馆和北京情报研究所)和学院(所、中心)资料室1本。电子版博士学位论文通过网络提交校图书馆。

3. 涉及保密的学位论文按照校保密委员会有关规定办理。

四、其它

学位论文正式装订前打印或复印的册数应参考有关评阅、答辩的专家人数等予以确定。

知识扩展:本科学位论文格式规范

一、学位论文标题名

标题名是以最恰当、最简明的词语反映论文中最重要的特定内容的逻辑组合。标题名既要准确地描述内容,又要尽可能简短,一般不宜超过20个字。标题名应该避免使用不常见的缩略词、字符、代号和公式等。外文标题名一般不宜超过10个实词。

二、学位论文序或前言(必要时)

序或前言并非必要。序或前言一般是作者对学位论文基本特征的简介,如说明选题的缘起、背景、主旨、目的、意义,以及资助、支持、协作经过等;也可以评述和对相关问题研究阐发。这些内容也可以在正文引言中和致谢中陈述。

三、学位论文摘要和关键词

摘要是学位论文极为重要、不可缺少的组成部分,它是论文的窗口,频繁用于国内外资料交流、情报检索、二次文献编辑等。其性质和要求一般为:

1.摘要是论文要点的摘录,是论文要点不加注释和评论的一篇完整的陈述性短文,具有自含性和独立性,能独立于论文使用和被引用。

2.摘要应含有学位论文全文的主要信息,硕士学位论文摘要应突出新见解或创新性,博士学位论文摘要应突出创造性成果。

3.摘要的内容应包含以下基本要素:

(1)目的——研究、研制、调查等的前提、目的和任务以及所涉及的主题范围。

(2)方法——所用原理、理论、条件、对象、手段、程序等。

(3)结果——研究的、调查的、实验的、观察的结果、数据,被确定的关系,得到的效果、性能等。

(4)结论——结果的分析、研究、比较、评价、应用;提出的问题,今后的课题,建议,预测等。

(5)其他——不属于研究、研制、调查的主要目的,但就其结论和情报价值而言也很重要的信息。

4.摘要的详略视论文的内容、性质而定,硕士学位论文摘要一般为1500汉字左右,博士学位论文摘要一般为5000汉字左右。

5.摘要中一般不用图、表、化学结构式、计算机程序,不用非通用的符号、术语和非法定的计量单位。

6.关键词应有3至5个,另起一行置于摘要下方。涉及的内容、领域从大到小排列,便于文献编目与查询。

7.应有与中文摘要和关键词相对应的英文摘要和关键词。英语摘要应用词准确,使用本学科通用的.词汇;摘要中主语(作用)常常省略,因而一般使用被动语态;应使用正确的时态,并要注意主、谓语的一致,必要的冠词不能省略。

四、学位论文正文

正文前的引言或绪论应对相关领域前人的研究工作进行文献综述,简要说明研究工作的目的与范围,研究设想,实验设计的预期结果和意义等。

文献综述是对现有研究成果、理论基础的分析和综合,并要指出相关的知识缺陷和知识空白。文献综述必须有一定的篇幅(硕士学位论文要求不少于1000字,博士学位论文要求不少于3000字)。

正文是核心部分,占主要篇幅,可以包括:研究对象、研究方法、实验和观测方法、实验和观测结果、计算方法和编程原理、数据资料、经过加工整理的图表、形成的论点和导出的结论等。各章节标题应大致对称,内容之间有严密的逻辑论证关系,各部分篇幅长短不宜悬殊太大,章节标题也不宜太长。

由于研究工作涉及的学科、选题、研究方法、工作进程、结果表达方式等有很大的差异,对正文内容不作统一的规定。但是,必须资料详实,方法得当,合乎逻辑,层次分明,简练可读。

五、学位论文结论

经过对研究对象(或实验记录和实验结果等)的综合分析研究,归纳出若干有机联系的结论,并对本研究成果的意义、推广应用的现实性或可能性和进一步的发展等加以探讨和论述。结论应该准确、完整、明确、精练。

六、学位论文致谢

对在完成课题研究和论文写作过程中给予指导和帮助的导师、校内外专家、实验技术人员、同学、课题资助者等表示感谢。内容应简洁明了、实事求是。

七、学位论文参考文献

按文中出现顺序列出直接引用的主要参考文献,先列出中文文献,再列出外文文献。列于参考文献表的文献类型包括图书、期刊、会议论文集、专利和学位论文等。其著录格式分别如下:

1. 图书: [顺序编号] 作者(3人以内全部写上,3人以上只写3人再加“等”或“et al”).书名.版本(第×版).译者.出版地:出版者,出版年. 起页~止页

2. 期刊:[顺序编号] 作者(3人以内全部写上,3人以上只写3人再加“等”或“et al”).文章名称.期刊名称,年号,卷号(期号):起页~止页

3. 会议论文集:[顺序编号] 作者(3人以内全部写上,3人以上只写3人再加“等”或“et al”).文章名称.in(见):整本文集的编者姓名ed.(多编者用eds.).文集名.会址.开会年.出版地:出版者,出版年. 起页~止页

4. 专利:[顺序编号] 专利申请者.专利题名.专利国别,专利文献种类,专利号,出版年. 起页~止页

5. 学位论文:[顺序编号] 作者.题名:[博士或硕士学位论文]。保存地点:保存单位(如江西财经大学图书馆),年份.

八、学位论文附录(必要时)

附录是正文主体的补充说明。下列内容可以作为附录编排于学位论文中:

(1)为整篇材料的完整所必需,但插入正文又有损于编排的条理性和逻辑性的材料;

(2)由于篇幅过大,或取材于复制件不便编入正文的材料或珍贵罕见的材料;

(3)对一般读者并非必要阅读,但对本专业同行有参考价值的材料。

无人机故障检测论文

浅谈多旋翼无人机任务系统的优秀论文

前言: 随着无人机产品的不断增加,市场之间的竞争力,也逐渐的提升,对此本项目研究出了更适合于工业控制、自动化装备等领域产品的多旋翼无人机,产品不仅定位合理,同时与其他产品存在一定的差异,该任务系统,是指先进智能装备数据链的无人多旋翼任务,存在较高的能量利用效率、载荷运输性能,是其它无人机产品,在技术方面不能相比的;制定合理的市场规划,会给企业带来一定的经济效益。

1 多旋翼无人机定义概述

我们常称无人飞行载具,为无人飞机系统,主要是利用无线电智能遥控设备,以及自带的控制程序装置,对于不载人的飞机进行操控。其中广义的无人机,包括狭义无人机以及航模。

多旋翼飞行器,主要由动力系统、主体、控制系统组成,动力系统包括电机、动力、电子调速器、桨;主体部分包括机架、脚架、云台;控制系统包括由遥控接收器、遥控组成的手动控制;地面站,以及由主控、GPS、IMU、电子陀螺、LED显示屏组成的飞行控制器。其中四旋翼,是一种4输入6输出的欠驱动系统;通过PID、,鲁棒、模糊、非线性、自适应神经网络控制。近年来,对于系统的控制功能的研究趋势,为大荷载、自主飞行、智能传感器技术、自主控制技术、多机编队协同控制技术、微小型化等方向。其中一些关键技术为,数学模型的建立、能源供给系统、飞行控制算法、自主导航智能飞行。

2 控制系统改进发展阶段

多旋翼无人飞行器的控制系统,最初是由惯性导航系统,借助了微机电系统技术,形成了EMES惯性导航系统;经过对于EMES去噪声的研究,有效的降低了其传感器数据噪音的问题,最后经过等速度单片机、非线性系统结构的研究、应用,最终在2005年,制作出了性能相对稳定的多旋翼无人机自动控制飞行器。对其飞行器的评价,可从安全性、负载、灵活性、维护、扩展性、稳定性几方面要素进行分析。具有体积小、重量轻、噪音小、隐蔽性强、多空间平台使用、垂直起降,以及飞行高度不高、机动强、执行任务能力强的特点;在结构方面,不仅安全性高、易于拆卸维护、螺旋桨小、成本低、灵活控制的特点。

3 技术原理

系统组成

无人多旋翼任务系统,总体技术方案框图如图1所示;如图所示,无人多旋翼任务系统,由无人机、地面工作站构成。无人机,由多旋翼无人机、任务载荷组成;地面工作站,由数据链通信单元、工业控制电脑、飞行控制摇杆等组成。

系统技术原理

多旋翼无人机,通过对于螺旋桨微调的推力,实现稳定的飞行姿态控制、维持。经过上述,对于多旋翼无人机、常规直升机、固定翼飞机的对比,可以明显的看出,多旋翼无人机,在任务飞行方面,具有多能量的优势,从而更好的执行完成飞行任务,改善了飞行姿态维持,消耗大量能量的缺陷,从而更好的保证了其能量利用率,直接产生续航时间、载荷运输性能的提升;在结构方面,做了大量的简化,省去了传动机构,使其运行噪音、故障概率、维护成本大大的降低。

无人机,与地面工作站之间的通信,通过设备数据链实现连接,起到通信中介的作用,同好也是无人机、地面工作站之间,实现地空信息交换的重要桥梁环节。以往无人机,对于地空信息的转换连接,只是普通的点对点通信,收到信号传输距离的影响,性能发挥受到严重的影响,只能实现一些简单遥控数据信号的传输。

但是本项目,对于无人多旋翼任务系统的研究,是通过数据链协议MAVLink的研究后,将其合理的嵌入到控制核心、地面数据链的ARM平台中,有效的改善了以往低空信息传输环节存在的问题,将其遥测、遥信、遥控、遥调、遥视这五遥很好的进行了统一,保证了通信之间的无障碍,从根本上解决了无人机和地面工作站的数据通信问题。其中涉及到的.五遥;其中遥测,是指对于远方的电压、电流、功率、压力、温度等模拟量进行测量;其中遥信,是指对于远方的电气开关、设备,以及机械设备的工作、运行等状态进行监视;遥控,是指对于远方电气设备、电气机械化装置工作状态的控制、保护;遥调,是指对于远方所控设备的工作参数、标准流程等进行设定、调整;遥视,是指对于远方设备的安全运行状态的监视、记录。

传统的无人机,在飞行时需要通过人工对于遥控器的操作,对其飞行姿态进行的控制,体现出其自动程序的不完善,功能单调等缺陷。但是本项目对于无人机的研究,在地面工作站,通过飞行任务规划软件的配套,有效的改善了以往功能单一的缺点,直接增加了其功能性。其中飞行任务规划软件,具备GoogleMap高速API接口,实现对于无人机飞行航线,在三维地图上的简易规划,同时也能对其航线进行启动,使其实现自动巡航、执行飞行任务、返航等操作。

4 技术关键点及创新点

技术关键点:

地空信息的的数据通信。

先进智能装备数据链协议MAVLink的应用,能够对其所有数据进行有效的整合,并全部归纳在数据链路中,整合五遥操作,有效的降低了多种通信制式、通信模块存在等方面的问题,提高了通信效率,保证了通讯功能得以有效发挥。

解决飞行姿态操控问题

嵌入式操作系统,在ARM处理器平台上的应用,加上陀螺仪等传感器、卡尔曼滤波等先进算法,从而更好的保证了控制系统的功能增加,除此之外,不仅实现了无人操作飞行,在飞行操纵方面,也有效的降低了能耗,增加了能量利用率。

在工业控制领域应用的扩展

本项目以同一载具+多种载荷的建设、研究思路,针对于型号相同的多旋翼飞行器,设计一样的数据、电气、机械接口的任务载荷,实现快速更换载荷,使其飞行任务之间,能够良好、稳定的切换、衔接,保证该系统的实用性,同时也减少了任务执行的成本。

增强地面工作站功能

通过C/S架构、C#语言、.net平台、三维GoogleMap、SQL数据库,以及地面任务规划软件、分析数据分析软件,从而更好的增强地面工作站的功能,以及自动化、智能化的程度,更好的为用户操作,带来更多的便利。

项目的技术创新性

在无人机、地面站,在植入数据链MAVLink的同时,加强整体系统功能的改进,有效的实现了五遥的综合统一。

卡尔曼滤波、四元数算法,加上嵌入式ARM平台,对其飞行姿态实现有效控制。

同一载具+多种载荷思路的研究,实现了无人机,对任务执行模式的有效转换。

同时地面任务规划软件、分析数据分析软件的应用,提高了系统的控制功能,以及系统智能化程度。

5 总结

综上所述,通过对于无人多旋翼任务系统的分析,发现我国针对于此方面的研究,仍存在很多不完善的地方,该项目通过C/S架构、C#语言、先进智能装备数据链、分析数据分析软件等,照比以往的无人机飞行器,在系统功能改进方面,实现了遥测、遥信、遥控、遥调、遥视的统一;在任务执行模式方面,实现了灵活转换;在飞行姿态方面,实现了智能操控;是在已有多旋翼飞控技术的基础上,有效的规避了其以往的缺陷,同时自主飞行控制软件编程,这种飞控任务的提供,有效的实现了飞行中,自主导航智能飞行。

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。下面是我为大家精心推荐的无人机应用技术论文,希望能够对您有所帮助。

无人机航测技术的应用分析

【摘 要】以生产项目为例,以无人机航测的技术流程为主线,介绍了无人机航测技术方面的应用分析。

【关键词】无人机、航测技术

【Abstract】Production project as an example, the unmanned aerial technology process, introduced the UAV aerial application analysis.

【Key woerds】UAV、aerial surveying technology

中图分类号:V279+.2文献标识码:A 文章编号:

0 引言

无人机航测遥感技术是继卫星遥感、飞机遥感之后发展起来的一项新型航空遥感技术,在应急测绘保障、国土资源监测、重大工程建设等方面得到广泛应用。它是一种机动灵活、可以实现快速响应的一种航测技术。但也存在影像重叠度不规则、像幅小、影像倾角大、旋偏角大,影像有明显畸变等问题,这些情况都对现有无人机航测技术提出了挑战。

本文从生产案例出发,以无人机航测技术为主线,对生产过程中无人机航测出现的一些问题进行了分析探讨。

1 生产实践

主要技术依据

《无人机航摄系统技术要求》(CH/Z3002-2010);

《低空数字航空摄影规范》(CH/Z3005-2010);

《低空数字航空摄影测量内业规范》(CH/Z 3003-2010);

《低空数字航空摄影外业规范》(CH/Z 3004-2010) ... ...

数据源及预处理

数据源

本测区选用无人机航空摄影获取的真彩色影像,航摄面积为10平方公里。航摄仪采用Canon EOS 5DMarkⅡ,焦距为:35mm,相幅大小为:5616×3744,像元分辨率为。影像地面分辨率为米。

遥感影像预处理

无人机航空摄影采用的相机为非量测型相机,因此,在进行空中三角测量恢复影像空中姿态时,需要对相机进行像片畸变差改正。(相机畸变改正在四维公司检校完成)

无人机航测总体作业流程

无人机航空摄影

本次无人机航摄分两个架次进行,由GPS领航数据计算相对飞行高度。飞行质量和影像良好,影像清晰度高、色彩均匀、饱和度良好,能够表达真实的地物信息,可以满足1:2000成图要求。

像片航向重叠度为75%,旁向重叠一般为35%-45%,旋偏角一般控制在12度以下。

像片控制测量

像控点精度要求

像控点对最近基础控制点的平面位置中误差不大于米,高程中误差不大于米。

像控点布点方案

项目布点方案确定为双模型布点,全部布设为平高点。

像控点测量

在像控测量之前,首先对测区内收集到的已知控制点进行联测,检核控制点情况;为满足后续像控测量,联测已知点的同时加密了2个控制点。联测采用GPS静态相对定位方式施测,采用边连式的布网形式。全网共联测已有已知点4个,新设控制点2个,观测时具体技术参数依据规范,像控点采用GPS实时动态定位(RTK)的方法进行测量,满足要求。

空中三角测量

本项目采用Virtuozo工作站进行空三加密,根据航飞及影像分布情况,将空三区域分为两个加密区域网采用自动与手动相结合的方式进行空三加密,即采用自动匹配进行像点量测,剔除粗差。人工调整直至连接点符合规范要求,检查点平面中误差为米,高程中误差为米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。

数据采集

在空三完成后,利用空三成果进行单模型定向时我们发现有模型无法定向的情况,第一架次无法建立的模型有29个,占总模型数的4%。第二架次有67个无法建立的模型占总模型数的9%。主要原因为无人机航摄姿态不稳定导致的飞行倾角、旋偏角过大,航线弯曲、像片比例不一致等现象都是导致单模型定向精度差的原因。考虑到1:2000地形图精度要求,我们提出了如下解决方案:在测图定向超限点的周围进行野外实测用来检核分析数据并进行必要的修正。

项目精度报告

根据1:2000精度要求对测绘产品检进行了精度的统计,统计了3幅地形图,其中高程精度中误差最大为米,最小为米,从统计的结果看,粗差率比较高,有的达到了5%,平面精度中误差为米。

2 结 论

(1)无人机航空摄影测量技术应用于地形图的生产存在不确定性,比如,区域网整体加密精度评定良好,但单模型定向精度存在超限情况,在测图过程中表现为测图定向点和立体模型套合差大、接边误差大等,可以通过外业实测进行补充测量、验证。

(2)利用无人机航测进行航空摄影测量时,应采用试验区的作业方法,即在确定布点方案前选取一定面积的试验区进行布点方案试验,分析精度指标后确定作业方案。

(3)目前,无人机航测技术主要应用于载人飞机航测技术的补充方面,如多块小面积、危险场所、远离机场或没有可供其起降场地的区域,在载人机不便或无法完成的情况下,由无人机来完成。

参考文献:

[1] 范承啸,韩俊,熊志军,赵毅。 无人机遥感技术现状与应用[J] 测绘科学 2009,34(5):214-215;

[2] 崔红霞,李杰,林宗坚,储美华。非量测数码相机的畸变差检测研究[J] 测绘科学2005,30(1):105-107;

[3] 连镇华。无人机航摄相片倾角对立体高程扭曲的影响分析[J] 地理空间信息2010,8(1):20-22;

作者简介:徐锦前(1982-),男,辽宁铁岭人,工程师,主要从事摄影测量和地理信息系统建库等测绘工作。

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AI 科技 评论按: 日前,哈工大朱晓蕊教授等人在中国工程院院刊《信息与电子工程前沿》(英文)(Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering,FITEE)上发表了一篇题为《针对无人机系统安全的新型层级式软件架构》(A new hierarchical software architecture towards safety-critical aspects of a drone system)的论文,提出一种覆盖底层源代码到上层用户任务代码的新型层级式软件架构,能够有效地提高无人机系统安全性与可靠性。

目前,对于基础技术日趋成熟的无人机领域来说,无人机系统的安全性还是一个欠缺关注的研究方向,然而,这一研究方向对于无人机未来发展而言至关重要。因而,朱晓蕊教授等人在这一方向上的研究颇具前瞻性,其工作成果也独具开创性意义。雷锋网 AI 科技 评论借此机会拜访了朱晓蕊教授,深入探讨了其开启这项工作的背景、研究历程以及对于无人机领域的一些思考。

实际上,在无人机系统安全这个项目之前,朱晓蕊教授的研究方向主要是无人机控制和导航,而之所以转到无人机系统安全的研究则源自于她与耶鲁大学邵中教授一次对话中受到的启发:系统安全会成为无人机等小型智能系统未来的一个重要问题。

2014 年底,朱晓蕊教授在与来自耶鲁大学的邵中教授进行学术交流的过程中,了解到邵中教授一直在进行安全操作系统方面的研究,并在这个领域处于国际最前沿。而当时还在专注于无人机控制、导航研究的朱晓蕊教授,意识到她此前所做的这些研究工作实际上都已经趋向成熟,正在思考无人机未来的研究方向,邵中教授的这一研究方向则带给了她一个新的研究思路。朱晓蕊教授在采访中「他正在做这项工作就提醒了我,无人机这类小型智能系统的安全问题,会成为未来一个比较重要的问题 」。

然而,当时甚至是现在,无人机领域对于安全性问题的关注度都比较少。对此,朱晓蕊教授指出:「需要注意的一点是我们研究的基本上是小型飞行器,而小型飞行器和大型飞行器的区别是非常大的。光就安全性而言,大型飞行器很早就按照 Safety Critical System 启用了标准度很高的 系统安全验证,虽然在安全验证方面的人力、物力的耗费量都非常巨大,但是它们的一个小小的安全问题就可能带来非常严重的后果,因而即便投入巨大,大家也不得不关注这一问题。然而对于小型飞行器的安全验证问题,目前领域内国际上只有极少数研究者开始尝试去做这些事情,因为这是一个全新的东西,一切都从新开始。」

正是基于上面的两点考量,朱晓蕊教授决心要成为「第一批吃螃蟹的人」,与邵中教授开启了无人机系统安全的研究项目。

「当无人机这类智能系统进入到民用领域后,就不可避免地走向小型化,就会在片上资源方面牺牲掉很多的性能,因此直接将大型飞行器的安全验证系统移植到小型飞行器上是不可行的,所以我们就需要设计一个新的软件架构,既保证小型飞行器理论验证消耗不会那么高,又能够保障系统的安全性。传统而言,新系统研发是通过反复地模拟和实际测试来确保系统可靠性和安全性的。但是这种方式从严格意义上是无法完全保证安全性的,会出现看似随机的一些故障,甚至引起飞机坠毁现象。」

同时,为了促成双方正式将无人机系统安全项目提上重要日程,朱晓蕊教授和邵中教授也特地正式申请了国际合作项目。

按照朱晓蕊教授的说法,研究上层系统的人通常并不关注底层系统的细节,只在需要的时候直接使用底层系统,而反过来,研究操作系统的人往往也很少考虑上层系统的情况。因此,无人机等智能系统的上层系统和底层操作系统之间相当于存在一块「隔板」,二者间往往只存在最基本的互动。

「这样的话,这两个方向的研究者在进行安全测试时,往往只测试各自系统内的交互情况,然而这样仅仅只能确保系统内的安全性,而不能保证上层系统在跟底层操作系统做交互的时候不会出现问题。因此,我们合作这个项目的思路就是要将这两个系统中间的这块隔板打开,将二者作为一个整体来设计软件架构,从而完全保证无人机系统的安全性。」

对于这项工作成果在保障无人机整体安全性上的具体工作原理,朱晓蕊教授介绍道:「我们将所有算法形成的代码设计成分层结构,同时设计好层与层之间的交互架构,然后使用形式化验证的方法去检测层与层之间交互的正确性。」

形式化验证是采用逻辑来验证程序可靠性的一种方法,即用逻辑的方法将一段程序证明一遍,证明它能得到预期的结果并且没有出现错误,例如,欧美国家就将这种验证方法广泛地应用于一些大型飞行器中,由于这些设备的系统一旦出现出现错误,导致的后果会非常严重,同时研究者又无法对其进行一遍一遍的测试,因而形式化验证是可以选择的非常不错的方法。

因此,朱晓蕊教授项目组的这项研究成果不仅以实现上层系统和底层操作系统的层级式互动的方式来保障系统整体的安全性,更从逻辑层面避免了人为测试中所存在的偶然性,保障了安全性和可靠性。而同时从这两个方面着手展开(小型)无人机系统安全测试工作的,朱晓蕊教授等人是首创者。

实际上,无人机系统安全这个合作项目在 2014 年底就启动了,然而一直到现在才出成果,朱晓蕊教授表示背后的原因主要有两点:

此外,朱晓蕊教授还提到了她这边存在的一个比较严峻的问题,就是在现行的培养体制下,一方面是由于研究生培养年限比较短,另一方面则是因为学生对于新事物的热情和好奇心也不够,畏难心理比较明显,因此她这边参与项目的学生更替很快,这样的话,轮到下一批加入的学生,他们又要去学习操作系统方面的知识,这就又需要耗费一个周期的时间了。

谈及至此,朱晓蕊教授也就目前国内高校学生存在的一些问题提出了两点自己的期望:

也正是基于这种期望,朱晓蕊教授在日常教学中也始终坚持引导学生树立正确的研究思路:「所以我也一再地跟我的学生强调,我要教给他们的是一套系统的做科学研究的方法论,是怎样从零或一个 idea 开始做出一套有说服力的成果的方法,让他们最终在毕业答辩的时候能够自信地将自己做出来的这些成果讲给别人听,而不是说一定局限在课题所涉及的特定研究领域。」

对于无人机系统安全研究的这一版研究成果,朱晓蕊教授表示,目前还没有达到最理想的状态,因此下一步的规划还是希望参与研究的学生能够再花半年到一年左右的时间,实现该方案的最佳效果。

「下一步,我们会利用虚拟化技术来完善无人机系统安全方案,具体来说就是用虚拟化技术来将智能系统中对安全重要和对安全没那么重要的部分隔开来,从而减少不必要的安全验证消耗 。以无人机为例,它其中的某些模块对于安全来说至关重要,一旦出现问题,可能会直接导致无人机停止运行(从空中掉下来);而其中也有部分模块对安全性而言不那么重要的,例如一些第三方程序,对于飞机整体的安全性不会造成太大影响,就不需要付出代价去证明这部分模块的安全性。因此,大概再花一年左右的时间,整个安全方案就比较完整了。」

同时,朱晓蕊教授希望,这一系统安全性验证方案不要被局限于无人机。「它同样可以给其他小型智能系统包括无人驾驶带来很大的价值。实际上,这个方案如果应用到无人驾驶这些场景中,实现原理其实还是一样的,只不过需要针对这一套系统进行修改和调整,因此说,我们实际上提出的是一套可以广泛应用的方法论。」

而对于目前每年只能各自投入 1 到 2 名学生的耶鲁合作项目来说,人手同样是一个亟需解决的问题,因此扩充科研队伍同样也是下一步规划中的重要内容。

「本次之所以希望通过媒体来报道这项成果,主要也是有两个诉求:第一个就是希望更多对这项研究感兴趣的人能够加入到我们的研究队伍中来,从而更快地推进项目进度;第二个就是希望我们在无人机系统安全方面的这项研究成果能给相关领域研究者带来一些启发,启发他们去挖掘领域内目前还未受到较大关注但对未来而言至关重要的研究方向。」

学界和业界应该怎么分工?

朱晓蕊教授认为,学界和业界由于各自的性质以及承担的 社会 责任不同,分工也不尽相同,如果二者能够各司其职,形成一个非常良性、平衡的合作状态,对于无人机以及整个人工智能领域的发展会大有裨益。

「对于学界而言,首先一定要做一些超前的事情,在一些业界乃至整个研究领域还没有关注到的问题上,先要尝试着去开展研究工作,所有的研究工作往往在获得成功之前都要经历一个漫长的过程,所以,学界应该充当这个引路者的角色;其次,我认为学界的价值是提出一些能够对业界具有启发性意义的新的 idea,正如我之前所提到的,我们的研究实际上更像是提出了某一套具有普遍适应性的新方法,业界可以借鉴,并在我们的新思路和新方法上进行完善,从而最终与真正的应用场景实现对接。

而对于业界来说,他们需要做的便是将学界提出的新方法、新成果落地到各个细分应用场景中,并利用其丰富的人力、物力资源来推进某项成果不断完善和升华,最终对整个 社会 的实际发展负责。」

无人机领域的最终目标为何?

对于目前无人机领域的整个发展情况,朱晓蕊教授还是比较有信心的,她认为在技术层面,无人机的通用性已经做得相对来说比较成熟的,接下来要着重解决的就是产业化落地的问题。

「目前就我看来,无人机领域在基础技术方面都不错,就差在细分行业中有针对性地应用了。因为不同的细分行业对于这些基础技术都有特殊且具体的要求,因此我认为这其中还有很多可以挖掘的东西。当技术和市场、成本达到一个平衡的状态时,无人机领域差不多就是一个比较理想的状态了。」

论文: 《针对无人机系统安全的新型层级式软件架构》

作者: 朱晓蕊,梁辰,殷振国,邵中,刘孟启,陈昊

中文摘要: 本文提出了一种覆盖从底层源代码到上层用户任务代码的新型层级式软件架构,用于提高无人机系统的安全性与可靠性。在这种软件架构下,每一个软件模块采用形式化验证的方法验证其源代码符合设计规范,而且这些软件模块基于经过形式化验证的操作系统内核CertiKOS,因而从理论上保证无人机系统不存在软件漏洞。考虑到无人机的机载传感器会对系统可靠性产生显著影响,本文对驱动传感器的SPI总线与I2C总线进行形式化验证,并针对总线异常的情况设计完成相关实验。实验结果表明此类软件架构能有效提高无人机系统安全性与可靠性。

关键词: 安全关键系统;无人机;软件架构;形式化验证;

本文引用格式:

Xiao-rui Zhu, Chen Liang, Zhen-guo Yin, Zhong Shao, Meng-qi Liu, Hao Chen, 2019. A new hierarchical software architecture towards safety-critical aspects of a drone system. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(3): 353-362.

2019 全球人工智能与机器人峰会

由中国计算机学会主办、雷锋网和香港中文大学(深圳)联合承办的 2019 全球人工智能与机器人峰会( CCF-GAIR 2019),将于 2019 年 7 月 12 日至 14 日 在深圳举行。

届时,诺贝尔奖得主JamesJ. Heckman、中外院士、世界顶会主席、知名Fellow,多位重磅嘉宾将亲自坐阵 ,一起探讨人工智能和机器人领域学、产、投等复杂的生存态势。

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