[發明專利]基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統

有效

• 申請號: 202011201067.3
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112308086B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 楊忠;李世華;楊俊
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G06V20/17
• 分類號: G06V20/17;G06V10/30;G06V10/77;G06V10/772;G06N3/006;G06N3/126
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統。無人機及與其配套的通信站、起飛(發射)回收裝置以及無人機的運輸、儲存和檢測裝置等的統稱。無人機要完成任務除需要飛機及其攜帶的任務設備外，還需要有地面控制設備、數據通信設備、維護設備，以及指揮控制和必要的操作、維護人員等，較大型的無人機還需要專門的發射/回收裝置。無人機系統避障系統的穩健保證了無人機的安全運行，無人機在戶外工作的過程中由于物理抖動會造成采集圖像出現大量噪聲，給無人機安全運行帶來巨大干擾，本發明利用非線性降維的去噪能力，并且使用遺傳算法對稀疏分解進行智能尋優，得到高質量的去噪圖像。克服了傳統抗干擾去噪系統容易造成局部特征丟失的問題。

技術領域

本發明涉及系統抗干擾等領域，特別設計基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統。

背景技術

近年來，隨著無人機的日益普及，各級交通運輸管理部門將無人機系統應用到應急處置、養護巡檢、橋梁健康檢測、施工進度檢查、交通規劃勘察、路域環境整治、路政巡邏等諸多實戰場景中，取得了事半功倍的效果。無人機要完成任務除需要飛機及其攜帶的任務設備外，還需要有地面控制設備、數據通信設備、維護設備，以及指揮控制和必要的操作、維護人員等，較大型的無人機還需要專門的發射/回收裝置。無人機系統避障系統的穩健保證了無人機的安全運行，無人機在戶外工作的過程中由于物理抖動會造成采集圖像出現大量噪聲，給無人機安全運行帶來巨大干擾。

本發明針對無人機的干擾問題，提出基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統，利用非線性降維的去噪能力，并且使用遺傳算法(Genetic?Algorithm，GA)對稀疏分解稀疏進行智能尋優，得到高質量的去噪圖像。克服了傳統抗干擾去噪系統容易造成局部特征丟失的問題。

發明內容

為了解決上述存在問題。本發明提出基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統。為達此目的：

本發明提出基于非線性降維與智能尋優的四軸抗干擾無人機系統，具體步驟如下，其特征在于：

步驟1：初始化圖像，把圖像均勻分塊，分塊尺寸為16×16，并把每個小塊排列為列向量x_i(256×1)；

步驟2：初始化字典D為DCT字典；

步驟3：建立GA算法適應度函數f，適應度函數值越小，說明個體越優秀，即越接近全局最優解；

步驟4：初始化GA算法種群；

步驟5：設計內外雙循環的估計原則；

步驟6：基因選擇操作，結合所有個體的最優索引值，組成新的最優種群個體；

步驟7：循環終止條件，當圖像的平均信息熵到達特定閾值且重建誤差小于誤差閾值時，循環終止，輸出最優稀疏系數α，否則，重復步驟5-6；

步驟8：根據稀疏系數α更新字典D，當滿足誤差條件時，停止迭代，否則，重復步驟5-8。

作為本發明進一步改進，所述步驟3中適應度函數f公式為：

y＝Ψx?????????????????????????????????????????????(3)

其中，Ψ是高斯測量矩陣，Ψ⁺是Ψ的廣義逆，x是測試圖像，y是測量信號，max(·)是求最大值。

作為本發明進一步改進，所述步驟4初始化種群是基于正交匹配跟蹤算法，計算Ψ⁺*y并選擇m個具有較大數值的索引值作為一個個體p₁，然后，去掉已經被選中的索引值，從Ψ⁺*y中選擇剩余對應的索引中較大的前m個索引值作為一個個體p₂，以此類推，得到新的種群個體。