土石堤坝中近圆形渗漏通道的地质雷达响应特征研究

地质雷达是一种适用浅层目标探测的地球物理方法,具有使用场景多元化、无损探测、分辨率高和抗干扰能力强的特点.对土石堤坝中近圆形渗漏通道地质雷达响应特征的掌握,可以为土石堤坝中渗漏隐患的查明提供依据.使用基于有限时域差分法的GprMax软件,对土石堤坝中具有不同规模、埋深及含水率的近圆形渗漏通道,在不同中心频率天线下的地质雷达响应特征进行数值模拟.数值模拟结果表明,地质雷达的响应特征以绕射弧的形态为主要特征,主要取决于近圆形渗漏通道的规模大小、埋深以及含水率.规模大小决定了绕射弧半波峰的宽度及中心厚度,埋深决定了绕射弧的反射次数及图像的可见度,含水率决定了绕射弧的反射次数与振幅的变化程度.进一步地,结合数值模拟成果,对珲春市珲春河综合治理工程中的渗漏隐患进行了应用研究,在珲春河右岸堤防中推断有直径约0.8 m和0.6 m、埋深为2 m的近圆形渗漏通道2处,这为该工程的后期治理提供了重要的依据.     

基于熵权-可变模糊集模型的堤坝渗漏探测

针对堤坝中集中渗漏通道探测问题,基于信息熵理论和可变模糊集理论,建立用于堤坝渗漏探测的熵权-可变模糊集模型。以南方某水库为例,首先确定各探测指标,采用客观赋值法中的熵权法确定不同探测指标的权重;然后计算各钻孔水样相对于降水、渗漏水和地下水的综合相对隶属度以及各个钻孔的H值;最后依据相应的判断标准将钻孔水样进行分类,确定钻孔水的来源。结果表明,通过该模型确定此大坝存在4条集中渗漏通道,与前人结果一致。     

基于温度示踪法的堤坝渗漏探测研究

温度是地下水渗流的天然示踪剂。地层温度的分布在正常情况下是连续有规律的,温度是随地层深度的增加而增大。但在有地下水渗流的影响下,地层的温度分布会产生异常现象。通过采集钻孔中的温度数据,绘制温度曲线;根据温度的异常变化判断地层渗流的情况,如确定地层集中渗漏通道以及地下水的补给关系等信息。利用温度示踪法对西部某水电站进行了地下水探测分析;根据地层中温度的异常,探测出集中渗漏水是从水平排水条带汇集到坝后量水堰,由此提出了相应的处理措施。     

红外热成像法检测岩石渗水病害的实验研究

通过红外热像仪检测不同渗水程度岩石的模拟实验,验证了红外热成像法现场检测数据进行定量分析渗水严重程度的可行性。通过红外热成像法检测太阳照射下不同渗水程度岩石的热像变化特征分析可知,利用最小红外辐射温度指标可以确定岩石渗水严重程度。     

陶瓷制品红外热成像无损检测的研究

利用红外热成像测温技术进行陶瓷制品无损检测的研究，并通过计算机数值模拟，用有限元法研究了陶瓷制品红外无损检测的可行性，找出了影响红外无损检测的一些内在因素和外在因素以及红外检测陶瓷制品的一些基本规律，从传热的角度上探讨了红外无损检测的机理，为陶瓷制品的无损检测开辟了一种新的途径。     

基于小波变换的红外成像弱小目标检测方法

研究红外目标图像中弱小目标的自动检测和定位方法,将弱小目标看作是红外图像中灰度和位置均未知的暂态信号,通过对图像信号作多尺度的小波变换,可以在低信噪比条件下检测出弱小目标,实验结果表明,小波变换能很好地增强目标,掏背影杂波,从而提高目标检测概率,降低误检测。     

基于高光谱成像技术的水果品质无损检测

高光谱图像技术结合光谱技术与计算机图像技术两者的优点,可获得大量包含连续波长光谱信息的图像块,其图像信息可检测水果的外部品质,光谱信息则可用于水果内部品质的检测,达到根据水果内、外部综合品质进行分类的目的.综述了国内外将该技术应用于水果品质检测方面的研究进展,提出了利用高光谱图像技术检测苹果轻微损伤的方法,利用500～900 nm的高光谱图像数据,通过主成分分析提取547 nm波长下的特征图像.     

基于无人机平台的电视信号功率检测方法

本文提出了一种电视信号功率辐射检测新方法,用于对电视信号发射系统发射端EIRP进行检测.在硬件上,根据该方法搭建了以无人机为平台的电视信号功率低空辐射检测系统,对电视信号频率和功率进行测量;在软件上设计了电视信号功率路径损耗补偿算法,对数据进行筛选、计算、存储和显示.系统在郑州和石家庄的电视信号塔上的电视信号功率对实际台站进行了测试验证,结果表明,该方法比传统地面辐射检测的测量误差减小5 dB以上,有效地解决了地面检测选址困难的问题,降低了由于复杂环境、设备缺陷带来的检测误差,提高了检测效率和准确性.      

基于虚拟仪器的脉冲涡流扫描成像无损检测系统设计

面向无损检测仪器图像化发展趋势,设计一种基于虚拟仪器的脉冲涡流扫描成像无损检测系统。首先分析系统的总体框架及其工作原理。重点介绍系统中的扫描机械机构、系统硬件结构及虚拟仪器软件。此检测系统基于LabVIEW成像平台,通过直接对缺陷成像,有助于检测人员更直接地理解和分析缺陷。     

基于改进YOLOv4的无人机目标检测方法

针对无人机平台由于内存、算力有限而导致检测模型部署困难、检测速度降低的问题,提出了一种基于YOLOv4的改进模型.首先,为了减小模型内存占用、节省计算资源,根据目标尺寸特点,对YOLOv4原模型的预测层进行了改进,将三尺度检测模型改进为双尺度检测模型;其次,对双尺度检测模型进行正常训练,然后将其BN层的缩放因子进行稀疏...     

基于平方根容积卡尔曼滤波的四旋翼无人机的姿态解算

为了提高四旋翼无人机姿态解算的精度,提出了基于平方根容积卡尔曼滤波(square-root cubature Kalman filter,SCKF)的多传感器数据融合策略。基于加速度计、磁力计和陀螺仪输出的数据,采用了四元数的姿态解算方法,避免了单一传感器获得的姿态角误差过大的问题,解决了扩展卡尔曼滤波(extend Kalman filter,EKF)精度低以及无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)、容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)协方差矩阵正定性丧失的问题。设计了基于pixhawk飞控板的实验方案。通过实验数据表明,与传统的EKF、UKF、CKF算法相比,SCKF的精度最高。且与UKF、CKF算法相比,SCKF具有计算时间少、数值计算稳定性强等优势。     

基于配送模式的无人机城市配送路径规划

无人机以其“小、快、灵活”的优势逐渐应用于城市物流配送当中。本文首先论述了无人机配送模式,分为机车协同模式与无人机独立运行模式。其次阐述了无人机配送路径规划的影响因素,包括能耗、禁区障碍物等绕飞因素以及不确定的自然环境。最后根据两种配送模式,探讨了内外因素对无人机配送路径规划的影响。结果说明非线性无人机能耗模型更符合无人机实际运行特征;风、温度等天气因素影响其城市配送飞行方向与电量能耗等;禁飞区、时间窗等外部因素也影响无人机路径规划。实际运行中无人机会受到多重因素共同影响,能耗与外部因素对无人机路径规划影响问题研究还有待进一步完善。     

无人机信道均衡的改进软判决准则设计

为了降低无人机信道Turbo均衡接收机的复杂度,通过研究迭代停止准则技术,以软判决准则为研究基础,在计算机仿真的帮助下,通过数值拟合方法,建立了软信息绝对值均值收敛值与信噪比之间的函数关系,优化了判决准则门限值的选取工作,从而提出了一种新的迭代停止准则。通过计算机仿真比较,在合理的信噪比估计前提下,新的准则在性能和平均迭代次数上得到了优化。在判决、比较和存储操作的复杂性方面,新准则更具优势。     

基于便携式无人机SfM方法的活动构造地貌位错测量—以阿尔金断裂中段为例

基于无人机航拍影像,利用SfM方法重建地表三维场景;通过软件自动提取和人工目视判读方式获取冲沟地貌;基于错断地貌复位测量方法,利用LaDiCaoz测量获取位错距离。本文以阿尔金断裂中段为研究对象,测量了近100组地貌位错数据,发现了5次疑似古地震造成的地表冲沟错断证据。     

基于无人机量测和卫星影像识别的红树林生长分布规律研究

时间尺度上分析红树林生长区域变化规律,对保护红树林生长和恢复具有重要意义。本研究使用无人机获取研究区域高空间分辨率正射影像并结合近50年卫星遥感影像,通过人工目视解译方法提取并统计历年红树林面积分布大小和区域。主要研究结论如下：1) 本区域植被以红树林和互花米草为主,分别对2012、2015、2018和2019年红树林与互花米草面积进行解译分析,红树林与其他植被面积平均比例约为1:6;2) 近年研究区域红树林面积波动较大,从1973年至1984年红树林面积维持在13.5公顷,1984年至2001年红树林面积急剧减少至0.19公顷,2001年至2019年红树林面积逐步恢复至2.14公顷。3)互花米草入侵和人为活动的干扰将对红树林生长和繁衍产生不利影响。该研究可为无人机量测和遥感技术在植被保护中的应用提供相关参考。     

无人机无线能量传输网络多波束阵列设计与位置部署

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)辅助的无线能量传输(wireless power transfer, WPT)系统,构建了一种能量波束设计以及无人机悬停位置部署的联合优化方案,以最大化所有用户接收的总能量。针对优化问题是非凸、难以直接求解的情况,提出一种联合优化多波束设计和无人机三维位置的迭代算法,利用巴特勒矩阵设计高增益、宽覆盖范围的能量多波束,利用穷举算法寻找无人机最优二维位置,通过单调性理论得到无人机的最佳悬停高度。仿真结果表明,所提出的算法能显著提升无线能量传输效率。     

多时段不同定位精度的无人机影像点云的对比分析

利用两个不同地形特征的实验区(平地和山地),使用大疆精灵4 RTK设计实施多种无人机影像采集和处理方案(3个时段、使用或关闭集成的RTK功能、数据处理时是否引入地面控制点),两个区域共采集12个架次的无人机影像,生成24个不同类别的影像点云模型.比较、验证不同条件下无人机影像点云模型的精度,评价不同方案的精度差异.结果显示,无人机能在一定程度上仅凭借集成的RTK功能实现免像控采集高精度数据,但仍然建议同时使用RTK模块采集数据,并引入少量地面控制点进行数据处理,此时获取的数据精度最好;中午时段的影像数据质量最佳,成果精度最高,两个实验区中午时段垂直方向最小平均差可达0.01～0.02 m,其他时段结果次之;地表特征对影像点云模型精度也有影响,地势平坦、地表特征丰富有利于模型重建,提高模型质量.     

基于HSV阈值法的无人机影像变色松树识别

【目的】提出一种色调-饱和度-明度(HSV)阈值划分方法,提高变色松树的调查效率,为疫木的砍伐提供数据支撑。【方法】基于变色松树与其他地类在“H-V空间”上的差异建立变色松树阈值提取规则; 对比分析HSV阈值法和红-绿-蓝(RGB)阈值法在不同情景下提取得到的变色松树识别结果,并对识别结果的精度进行评价。【结果】① 变色松树样本在“H-V空间”散点云图中有明显的聚类现象,而在“G-R空间”散点云图中呈条带状分布。② RGB色彩空间中的R和G之间存在较强的相关性,直接采用阈值法提取变色松树时漏分误差较大。HSV阈值法由于在色彩变换过程中能够分离出色调值H和亮度值V,便于进行阈值划分,对基于无人机数据的变色松树识别的总体精度要优于RGB阈值法。③ HSV阈值法对变色松树的识别适合于病死松树发展的后期监测,在对借助高分辨率影像提取的发病前松树分布进行掩膜后,可实现60%～65%的变色松树提取精度。【结论】HSV阈值法对于基于无人机影像的变色松树监测具有一定的优势,能提高人工判读的效率,可为基于无人机影像的变色松树监测提供理论和方法支撑。     

基于扰动观测器的时变负载四旋翼无人机自适应有限时间控制

针对具有未知外部扰动和阻力系数的时变负载四旋翼无人机系统,提出了一种复合有限时间控制策略。首先,通过牛顿-欧拉方法建立了完整的四旋翼无人机数学模型。位置环采用自适应参数校正方法对负载进行估计,并与反步递推控制相结合,在阻力系数未知情况下设计了自适应轨迹跟踪控制器。其次,采用基于扰动观测器的有限时间滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性理论进行无人机系统位置环和姿态环渐近稳定和有限时间稳定性验证。最后,通过数值仿真进行验证。结果表明,所提控制器提高了系统的收敛速度,减少了外界扰动对系统的影响。研究方法克服了已有研究要求阻力系数和负载已知的局限性,提高了系统的抗干扰能力,对于增强四旋翼无人机的实际应用性具有一定的参考价值。     

纳秒脉冲气动激励无人机流动控制风洞试验

等离子体流动控制作为一种新型的主动流动控制技术,可显著提升飞行器的气动性能。采用纳秒脉冲气动激励进行了某型无人机流动分离控制实验。实验结果表明:纳秒放电和毫秒放电的激励电压几乎相等,但是纳秒放电产生的电流(30A)比毫秒放电电流(0.1A)大得多;纳秒脉冲气动激励在流场中诱导产生近似向上的冲击波,最大诱导速度不超过0.5m/s;纳秒放电的快速温升效应在静止空气中诱导产生冲击波,冲击波的持续时间约为80μs,传播速度约为380m/s;当激励电压大于一定阈值时,纳秒脉冲气动激励使得该型无人机上表面的流动分离得到抑制,临界失速迎角从20°提升至27°,最大升力系数增大11.24%。探究放电频率对流动控制效果的影响规律,结果表明:最佳激励频率是使得施特劳哈尔数为1的频率值;在附面层流动控制方面,纳秒脉冲气动激励较毫秒脉冲气动激励更加有效;纳秒脉冲等离子体流动控制的主要机制是冲击效应,在高速流动控制中,冲击效应比动力效应更加有效。