無人機(jī)地面操作站增強(qiáng)合成視景技術(shù)研究.pdf

1、隨著無人機(jī)應(yīng)用的越發(fā)廣泛，如何保障無人機(jī)的安全飛行與任務(wù)執(zhí)行逐步成為無人機(jī)操控人員必須面對的一大挑戰(zhàn)。特別是由雨、雪、霧、沙塵、夜視等天氣條件引發(fā)的退化視覺環(huán)境，會嚴(yán)重降低無人機(jī)操控人員的態(tài)勢感知能力，從而危及無人機(jī)的飛行安全和任務(wù)效率。合成視景系統(tǒng)與增強(qiáng)視景系統(tǒng)已經(jīng)在載人飛機(jī)領(lǐng)域證實(shí)了能夠?yàn)轱w行員提供飛機(jī)座艙外部場景的有效顯示，從而有力的“穿透”退化視覺環(huán)境，保障飛行安全。為了提升無人機(jī)在低空、超低空復(fù)雜環(huán)境下的飛行安全和任務(wù)效率，解

2、決退化視覺環(huán)境問題對無人機(jī)操控的影響，增強(qiáng)無人機(jī)操控人員的態(tài)勢感知能力，本文提出了面向無人機(jī)地面站的增強(qiáng)合成視景系統(tǒng)，開展了以下研究工作：
　　首先，分析了本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究意義，探討了合成視景、增強(qiáng)視景及無人機(jī)地面站的概念、內(nèi)涵、功能及結(jié)構(gòu)組成。其次，設(shè)計了無人機(jī)地面操作站框架，并基于此提出了增強(qiáng)合成視景系統(tǒng)的設(shè)計，闡述了系統(tǒng)組成及各功能模塊的含義與作用，明確了三大核心組件：傳感器數(shù)據(jù)成像、儀表符號生成、增強(qiáng)感知處理。

3、接著，分析了退化視覺環(huán)境的成因與解決方案，比較了幾種圖像傳感器的成像效果與性能，研究了退化視覺環(huán)境與傳感器圖像的仿真方法。然后，設(shè)計了專門用于無人機(jī)的飛行儀表，包括主飛行顯示儀、平視顯示儀、發(fā)動機(jī)儀表、電子地圖、雷達(dá)、導(dǎo)航顯示儀等，提出并實(shí)現(xiàn)了能夠凸顯地面障礙物的三維保形符號，針對無人直升機(jī)著艦應(yīng)用開發(fā)了著艦儀表集。最后，重點(diǎn)研究了增強(qiáng)感知技術(shù)，包括垂直剖面顯示、空中高速通道、地形感知與威脅告警、威脅區(qū)域指示等元素，詳細(xì)探討了它們的原理

4、和實(shí)現(xiàn)方法，分析了其在增強(qiáng)操控人員態(tài)勢感知能力方面的重要作用。
　　基于上述研究，本文利用計算機(jī)仿真的方法，結(jié)合無人直升機(jī)著艦和無人機(jī)低空偵查任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)合成視景演示軟件，以退化視覺環(huán)境仿真、傳感器成像作為無人機(jī)座艙外部場景，以飛行儀表和三維保形符號展示飛行狀態(tài)信息和飛行前方的地面障礙，以增強(qiáng)感知技術(shù)全方位輔助、提升無人機(jī)操控人員的空間認(rèn)知。結(jié)果表明，增強(qiáng)合成視景系統(tǒng)可以有力的支持無人機(jī)飛行任務(wù)，能夠降低場景信息的理解難度，提