1. 引言 避障方案设计中,我们期望无人机从起始点飞到目标点,就要不断通过各种传感器获取无人机当下的位置坐标,并根据无人机的位置调整无人机的姿态,最终到达目的地。四旋翼无人机飞行时会有六个自由度,性能灵活,移动迅速,路径中的障碍物也是来自于四面八方,不仅仅局限于正前方,所以增加了无人机避障过程中检测障碍物以及规划安全路径的难度,为方便实验验证算法,减少障碍物检测方向,本文计划采取四旋翼无人机定高控制下的避障飞行实验,即四旋翼无人机在期望高度下飞行,通过前置检测装置检测障碍物,利用算法实现躲避四旋翼无人机前方的障碍物,以此将三维空间中的避障转化为二维平面中的避障飞行,本章主要分析四旋翼无人机的高度解算以及姿态解算,然后利用PID控制方法简历四旋翼无人机的控制器。 定高飞行指无人机在不接受遥控器飞行指令的情况下,飞控板会自动控制无人机的友们,从而保持无人机飞行高度不变,无人机所受升力等于自身重力,定高模式下,遥控器油门输入不再控制无人机的高度,但是仍然可以控制无人机的俯仰、偏航、横滚运动,即无人机会在期望高度平面自由运动,无人机常用的几种高度信息整理如下: 绝对高度:当期位置于平均海平面的垂直距离,也叫做海拔高度。 相对高度:指两个测量地之间的绝对高度之差。 真实高度:无人机飞行过程中,飞控距离地面的实际高度即为真实高度,又称几何高度。 2. 基于互补滤波的信息融合 关于四旋翼无人机的高度以及姿态解算,需要用到数据融合,数据融合也成为信息融合,是将来自多个传感器信息进行处理,从而得出更为全面、可靠的结论,本节采用互补滤波器进行数据融合,将多传感器信息融合解算得到高度以及姿态信息,互补滤波法要求融合的信号的干扰噪声处在不同的频率,通过设置两个滤波器的截止频率,确保融合后的信号能够覆盖需求频率,通过预测---矫正融合两种信息来源,一般是预测其中一种信息,然后利用另外一种信息进行校正。 2.1 基于互补滤波的高度解算 定高控制需要获取无人机的高度信息,绝大多数情况下,飞控的高度信息是由飞控内部的气压计来提供的,气压计测量的是绝对高度,利用大气气压伴随高度的增加而降低的原理测量,测量公式:所以气压计高度测量可以表示为:即气压计所测高度等于实际高度加上测量误差高度。 实际飞控板内计算气压计数据时,会采集多次数据求均值然后进行计算,但是单一的传感器所提供的信息似乎不能够满足实际飞行的要求,而且气压计有其难以忽视的缺陷: (1)气压计测量时,噪声干扰很大,数据不够平滑; (2)气压计所测数据会存在漂移现象; (3)经实验证明,气压计测量受温度以及气流干扰严重,低温、强气流环境下,气压计均无法测得准确数值。 加速度计也可以获取飞控的位置信息,飞控通过加速度计获取到当前的加速度以后,通过积分得到垂直速度信息,再积分即可获取高度信息,如下:但是加速度计同样存在固有的缺陷问题,多次积分会使结果产生累积误差,且加速度计的瞬时测量值误差会比较大。 显然,无法单独依靠气压计或者加速度计提供准确的高度信息反馈到实际地控制中,考虑通过其他传感器与气压计的数据进行数据融合处理,以期望得到良好精确的高度信息。 互补滤波算法是通过将气压计于加速度计测量得到的高度信息按照权重进行融合,以此为基础结算高度信息,采用高通滤波器处理加速度细心,低通滤波器处理气压计信息,其中加速度计可以获取飞控的垂直方向上的加速度,经过积分可以化的垂直方向的速度信息,整个算法的核心思想是由地理坐标系下的加速度通过积分,来获得速度、位置信息;经过2次修正陈尚可利用的信息,第一次是李忠传感器计算修正系数产生加速度的偏差修正加速度,第二次是利用修正系数修正位置;最后可利用速度经过加速度修正,可利用的位置经过了加速度和位置修正,加速度的修正过程是由机体测量的加速度通过减去偏差,再转换到地理坐标系。 气压计主要的作用就是计算一个校正系数来对加速度偏移量进行校正。数据融合过程如图所示:加速度计测量的是无人机的加速度,测量值是机体坐标系下的,所以需将加速度值利用旋转矩阵转换为地面参考坐标系下的加速度。具体融合信息的实现过程如下:(2)将加速度计测量的加速度通过旋转矩阵转换到地面参考坐标系下,转换之前注意需要先去除加速度计的偏移量,因为地理坐标系下 z 轴加速度包含重力加速度,所以需要将重力加速度补偿上去; (3)计算气压计的校正系数,这个系数也就是需要用来校正加速度计的系数,具体公式为(4)利用所求的气压计校正系数计算加速度计的偏移向量。 (5)将加速度偏移向量转换回机体坐标系,将转换后的加速度积分,得到融合后的速度信息,再对速度信息积分,即可得到最终的高度估计值,最后将气压计矫正系数二次校正。 采集飞行数据并通过 Matlab 软件仿真以后的结果如图所示,可见融合以后的高 度较加速度计以及气压计单独测的高度准确。2.2 基于互补滤波的姿态解算 从飞行原理可以看出,无人机飞行过程中,最终的控制要回到姿态控制上面,通过具体的欧拉角度调整,从而控制无人机的飞行姿态。要完成无人机的e姿态控制,就需要采集到无人机当前的姿态,然后经过控制算法,将无人机当前姿态调整到期望的姿态,姿态采集主要依靠飞控的惯性测量单元IMU,姿态解算精确与否直接关联到无人机飞行位置精确与否。 飞行过程中,陀螺仪测量无人机的角速度,具有高动态性能,将角速度对时间积分可以得到三个欧拉角角度,陀螺仪数据在积分过程中,会形成累计误差,累计误差随着时间增加不断变大,所以短时间内陀螺仪测量值比较可靠。磁力计主要测量当前的磁场分布,即无人机与磁场之间的角度,这个角度即为偏航角,但是磁力计受周围磁场干扰严重,实际测量中误差较大。加速度计之前已经介绍过,不再赘述。 三种传感器再频域上特性互补,所以本文考虑采用互补滤波融合这三种传感器的数据,实际是利用加速度计与磁力计融合后补偿陀螺仪所测的姿态信息,提高测量精度和系统的动态性能。 三种传感器的数据融合过程如图所示,陀螺仪经过高通滤波器,消除低频噪声,加速度计与磁力计经过低通滤波器,消除高频噪声。利用旋转矩阵将三个传感器所测量的欧拉角转换为四元数形式,然后计算磁场的参考方向计算重力分v与磁场分量w:利用加速度,磁力计的值与重力分量,磁场分量求取误差:利用比例-积分处理上步所求误差,然后利用所求的值补偿陀螺仪产生的零漂现象, 最终结算得到当前姿态信息。 采集飞行数据并通过滤波以后的结果如图 5.4 俯仰角,图 5.5 滚转角,图 5.6 偏航角。3. PID控制器设计 无人机定高飞行主要分两种情况,一种是手动控制定高模式,此种模式下,无人机飞控仍然接收并执行遥控器指令信号,另一种是无人机自主飞行时,如航点飞行或者 offboard 模式等,设定无人机在一定高度下执行预设飞行任务,而不依靠遥控器信号指 令控制自身运动,而本文研究的是第二种定高模式。 在位置控制的背景下,本文中串级双环 PID 控制系统专为实现避障系统而设计,保证四旋翼无人机可以准确的到达目标位置,并且在悬停时保持四旋翼的稳定性。整个双回路控制系统分为内环控制(姿态控制)和外环控制(位置控制)两部分,其中外环控制中主要研究定高控制部分。 3.1 PID控制原理 PID 控制器是控制理论中最经典的控制算法,PID 算法简单,可靠性高,被广泛应用于过程控制与运动控制,PID 控制主要由比例,积分以及微分三个环节组成,通过这三个环节对输入值与输出值形成的差值分别做比例运算,积分运算和微分运算,将控制结果发送到被控对象以实现对系统的控制作用,闭环 PID 控制系统原理图如图所示。PID 的三种环节中比例环节 P 的作用是直接将误差的比例作为输出,加快系统的响应速度,提高系统调节精度,但是较大的比例作用会使对象的输出产生较大波动,太小的比例作用会使对象的输出变换缓慢。积分用于将之前的误差值与时间的比例累加起来作为输出,积分环节 I 主要用于消除对象输出稳定时的稳态误差,但是会存在积分饱和情况。微分环节 D 将误差随时间的变化的斜率以比例的形式输出,改善系统的动态性能, 主要用于缩短对象的上升时间,加快响应速度,达到超前调节的作用。使用 PID 控制器的过程中,既可以使用 PID 控制,也可以单独使用 P、PI、PD 等控制,使用的过程即3.2 串级PID控制器设计 本文把避障研究简化到二维平面以后,整体的位置控制就被分为了两部分:定高控制与平面位置控制。其中平面的位置控制即由机载设备发送平面位置,然后由飞控执行。(1)高度控制器 因为高度信息是三维位置的垂直方向信息,所以在实际的飞控控制的无人机飞行的过程中,高度控制属于位置控制的一部分,其中关于高度控制器的流程图可以总结为下图所示。(2)姿态控制器4. 本文小结 本文主要介绍避障过程中相关姿态以及位置高度的控制设计过程,要想控制效果好,首先解算要准确,再飞控资深所带传感器具有固有缺陷的前提下,通过互补滤波算法融合传感器数据,通过融合加速度计与气压结算无人机实际高度,融合加速度计、磁力计与陀螺仪数据解算无人机当前姿态信息;最后利用PID控制算法,设计了串级PID高度控制器与串级PID姿态控制器。
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
3.1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。
3.2系统技术原理
3.2.1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。
3.2.2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。
3.2.3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
4.1技术关键点:
4.1.1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。
4.1.2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。
4.1.3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。
4.1.4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。
4.2项目的技术创新性
4.2.1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。
4.2.2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。
4.2.3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。
4.2.4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。
学号:20021210879 姓名:曹卓为 【嵌牛导读】本文简单介绍了港科大沈劭劼教授团队在无人机自主避障快速导航等领域做出的贡献。 【嵌牛鼻子】无人机避障导航技术 【嵌牛正文】 原文链接: 如果面前有一片树林,无人机能自己穿过去吗?现在的技术已经能够做到这一点,但速度一般。 最近两年,港科大沈劭劼教授带领的研究小组向这一问题发起了挑战。他们提出的新方法不仅能让无人机穿过树林,还实现了快速自主导航。 从 demo 中我们可以看到,这架无人机可以在障碍重重的室内外快速飞行,即使在拐弯处也不会撞到障碍物。这还要得益于他们提出的一个稳健的 perception-aware 重规划框架——RAPTOR(字面含义:猛禽)。 正如名字中所寄予的期望,RAPTOR 经历了各种复杂环境的考验,结果都能保证无人机的平稳、快速自主飞行。相关研究已经提交给机器人学顶会 T-RO 接受评审。 论文链接: 项目链接: 在此之前,该研究团队还有两篇相关论文,其中一篇被 ICRA 2020 接收。 近年来,由于轨迹重规划不断取得进展,让四旋翼无人机在未知环境中自主导航已经不是什么难事。然而,大多数方法只适用于中速飞行。是什么阻碍了四旋翼无人机的提速之路?作者总结出了以下几个原因: 1. 在未知的环境中高速运行时,四旋翼无人机需要在极短的时间内重新规划轨迹,以避免撞到障碍物,否则它会坠毁。然而,在非常有限的时间内,大多数方法不能保证快速找到可行轨迹。 2. 目前的方法通常是在一个拓扑等价类中寻找局部最优轨迹,但该类别可能并没有包含平稳、快速飞行所需的最佳解决方案。 3. 现有的方法对环境的感知不足,当飞行速度和障碍物密度变高时,这可能是一个致命的缺陷。如果不注意感知,按照原计划执行的运动可能会遭遇环境能见度受限等问题,进而导致安全航行所需的周围空间信息不足。 图 1 可以更好地说明在重新规划中不考虑感知的后果。为了最小化能量消耗,系统在靠近墙壁的地方生成了一条轨迹。如果沿着这条轨迹飞行,无人机对角落后面未知空间的可见性非常有限,转过去的瞬间才发现障碍物已经近在眼前。然而,此时情况已经难以逆转,无人机可能会直接撞上去。因此,对于无人机的安全、高速飞行来说,积极地观察和避免可能的危险比被动地躲避危险更加关键。二、RAPTOR 做了什么? 为了解决上述问题,港科大的研究者提出了一个稳健的 perception-aware 轨迹重规划框架——RAPTOR。 为了确保在有限的时间内获得可行轨迹,港科大的研究者提出了一种基于路径引导梯度(path-guided gradient)的优化方法,利用几何引导路径消除不可行的局部极小值,保证路径重新规划的成功。同时,为了进一步提高重新规划的最优性,该研究还引入了一种在线拓扑路径规划,以提取一组能够捕捉环境结构的全面的路径。在多条不同路径的引导下,多条轨迹并行优化,使解空间得到更彻底的探索。 这一解决方案是在之前的论文《Robust real-time UAV replanning using guided gradient-based optimization and topological paths》中首次提出的。然而,该方法采用了 optimistic 的假设,缺乏对环境的感知意识,因此限制了无人机在更高速度、更复杂的环境中的能力。 为了弥补这一差距,研究人员采用 perception-aware 规划策略将上述方法扩展到更快、更安全的飞行。 首先,该研究提出了一种风险感知的轨迹精化方法,并将其与 optimistic 规划器相结合。利用该方法,沿着 optimistic 轨迹,识别对无人机存在潜在危险的未知区域。这些区域的可见度以及安全反应距离都被明确规定,以确保无人机能够更早地发现未标记区域中存在的障碍并及时躲避。 其次,研究者将无人机的偏航角纳入了两步运动规划框架。在离散状态空间中寻找一个使信息增益和平滑度最大化的最优偏航角序列,并通过优化使其更加平滑。由偏航角规划的运动使视场(FOV)受限的四旋翼无人机主动探索未知空间,为下一步的飞行获取更多相关知识。 本文所提出的重规划系统如图 3 所示。该算法利用全局规划、密集映射和状态估计模块的输出,对全局参考轨迹进行局部修改,以避免先前未知的障碍物。 重规划分两步进行:首先,稳健的 optimistic 重规划通过路径引导优化并行生成多个局部最优轨迹。优化是通过从拓扑路径搜索中提取并精心选择的拓扑独特路径来引导的。在这一步中采用 optimistic 假设。第二步是利用 perception-aware 规划策略。在这一步骤中,局部最优轨迹中的最佳轨迹通过风险感知轨迹精化进一步细化,提高了其在未知和危险空间中的安全性和可见性。在优化轨迹的基础上,偏航角得到规划,以主动探索未知环境的内容。 研究者通过基准比较和具有挑战性的现实世界实验,对所提出的 perception-aware 规划策略和整个规划系统进行了系统的评估。结果表明,perception-aware 规划策略能够在传统方法无法保证安全的、具有挑战性的场景中,支持快速和安全的飞行。此外,整个规划系统在快速飞行任务的几个方面都优于 SOTA 方法。在复杂环境中进行的大量室内外飞行试验也验证了该规划系统的有效性。
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
1.1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) ... ...
1.2 数据源及预处理
1.2.1 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6.41um。影像地面分辨率为0.2米。
1.2.2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)
1.3 无人机航测总体作业流程
1.4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。
1.5 像片控制测量
1.5.1 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0.2米,高程中误差不大于0.2米。
1.5.2 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。
1.5.3 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。
1.6 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0.3米,高程中误差为0.17米,最终加密成果符合1:2000数据采集要求。
1.7 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。
1.8 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0.36米,最小为0.27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0.75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:
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[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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无人机可变机翼的可行性非常高,这种设计可以提高无人机的性能和效率。可变机翼可以动态优化飞机的翼型,从而改善民用无人机的隐身性能,抗空气阻力,提高飞机性能及操作效率。
可变前掠翼是可行的但是有必须要有更有效率的发动机做支撑。 1前掠翼用作亚音速或者超机动。 可变基本上是变三角翼。 三角翼的特点为高速性能好,基本用于超高音速巡航。 那么按性价比来说如果没有2-3马赫的速度的发动机,那这飞机根本就不划算。
可变机翼无人机在技术上具有很多独特的优势,可以在空中迅捷而又精确地改变方位,从而获得更好的稳定性。另外,它不需要传统机翼或叶片,也不会受到任何气动阻力和质量限制。此外,一些专用结构可以节省体积,提高有效载荷。可变机翼的发展将有助于扩大无人机的灵活性,减少飞行时间,并简化系统构造,使无人机更加轻巧、可靠和便携。然而,有一些技术问题尚未解决。首先,无人机的控制系统尚未充分发展。机翼变形和变形时发生的空力变化非常复杂,需要高级的遥控技术。另外,机翼电机控制也比较困难,甚至需要有向量控制算法。其次,有关传感器的稳定性仍然存在问题。传感器在检测机翼的形状时需要精确的charactristcs,以获得高精度的控制。最后,可变机翼无人机的可靠性仍须改进,因为改变机翼形状所涉及的机制、材料和
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
3.1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。
3.2系统技术原理
3.2.1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。
3.2.2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。
3.2.3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
4.1技术关键点:
4.1.1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。
4.1.2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。
4.1.3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。
4.1.4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。
4.2项目的技术创新性
4.2.1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。
4.2.2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。
4.2.3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。
4.2.4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。
1. 引言 避障方案设计中,我们期望无人机从起始点飞到目标点,就要不断通过各种传感器获取无人机当下的位置坐标,并根据无人机的位置调整无人机的姿态,最终到达目的地。四旋翼无人机飞行时会有六个自由度,性能灵活,移动迅速,路径中的障碍物也是来自于四面八方,不仅仅局限于正前方,所以增加了无人机避障过程中检测障碍物以及规划安全路径的难度,为方便实验验证算法,减少障碍物检测方向,本文计划采取四旋翼无人机定高控制下的避障飞行实验,即四旋翼无人机在期望高度下飞行,通过前置检测装置检测障碍物,利用算法实现躲避四旋翼无人机前方的障碍物,以此将三维空间中的避障转化为二维平面中的避障飞行,本章主要分析四旋翼无人机的高度解算以及姿态解算,然后利用PID控制方法简历四旋翼无人机的控制器。 定高飞行指无人机在不接受遥控器飞行指令的情况下,飞控板会自动控制无人机的友们,从而保持无人机飞行高度不变,无人机所受升力等于自身重力,定高模式下,遥控器油门输入不再控制无人机的高度,但是仍然可以控制无人机的俯仰、偏航、横滚运动,即无人机会在期望高度平面自由运动,无人机常用的几种高度信息整理如下: 绝对高度:当期位置于平均海平面的垂直距离,也叫做海拔高度。 相对高度:指两个测量地之间的绝对高度之差。 真实高度:无人机飞行过程中,飞控距离地面的实际高度即为真实高度,又称几何高度。 2. 基于互补滤波的信息融合 关于四旋翼无人机的高度以及姿态解算,需要用到数据融合,数据融合也成为信息融合,是将来自多个传感器信息进行处理,从而得出更为全面、可靠的结论,本节采用互补滤波器进行数据融合,将多传感器信息融合解算得到高度以及姿态信息,互补滤波法要求融合的信号的干扰噪声处在不同的频率,通过设置两个滤波器的截止频率,确保融合后的信号能够覆盖需求频率,通过预测---矫正融合两种信息来源,一般是预测其中一种信息,然后利用另外一种信息进行校正。 2.1 基于互补滤波的高度解算 定高控制需要获取无人机的高度信息,绝大多数情况下,飞控的高度信息是由飞控内部的气压计来提供的,气压计测量的是绝对高度,利用大气气压伴随高度的增加而降低的原理测量,测量公式:所以气压计高度测量可以表示为:即气压计所测高度等于实际高度加上测量误差高度。 实际飞控板内计算气压计数据时,会采集多次数据求均值然后进行计算,但是单一的传感器所提供的信息似乎不能够满足实际飞行的要求,而且气压计有其难以忽视的缺陷: (1)气压计测量时,噪声干扰很大,数据不够平滑; (2)气压计所测数据会存在漂移现象; (3)经实验证明,气压计测量受温度以及气流干扰严重,低温、强气流环境下,气压计均无法测得准确数值。 加速度计也可以获取飞控的位置信息,飞控通过加速度计获取到当前的加速度以后,通过积分得到垂直速度信息,再积分即可获取高度信息,如下:但是加速度计同样存在固有的缺陷问题,多次积分会使结果产生累积误差,且加速度计的瞬时测量值误差会比较大。 显然,无法单独依靠气压计或者加速度计提供准确的高度信息反馈到实际地控制中,考虑通过其他传感器与气压计的数据进行数据融合处理,以期望得到良好精确的高度信息。 互补滤波算法是通过将气压计于加速度计测量得到的高度信息按照权重进行融合,以此为基础结算高度信息,采用高通滤波器处理加速度细心,低通滤波器处理气压计信息,其中加速度计可以获取飞控的垂直方向上的加速度,经过积分可以化的垂直方向的速度信息,整个算法的核心思想是由地理坐标系下的加速度通过积分,来获得速度、位置信息;经过2次修正陈尚可利用的信息,第一次是李忠传感器计算修正系数产生加速度的偏差修正加速度,第二次是利用修正系数修正位置;最后可利用速度经过加速度修正,可利用的位置经过了加速度和位置修正,加速度的修正过程是由机体测量的加速度通过减去偏差,再转换到地理坐标系。 气压计主要的作用就是计算一个校正系数来对加速度偏移量进行校正。数据融合过程如图所示:加速度计测量的是无人机的加速度,测量值是机体坐标系下的,所以需将加速度值利用旋转矩阵转换为地面参考坐标系下的加速度。具体融合信息的实现过程如下:(2)将加速度计测量的加速度通过旋转矩阵转换到地面参考坐标系下,转换之前注意需要先去除加速度计的偏移量,因为地理坐标系下 z 轴加速度包含重力加速度,所以需要将重力加速度补偿上去; (3)计算气压计的校正系数,这个系数也就是需要用来校正加速度计的系数,具体公式为(4)利用所求的气压计校正系数计算加速度计的偏移向量。 (5)将加速度偏移向量转换回机体坐标系,将转换后的加速度积分,得到融合后的速度信息,再对速度信息积分,即可得到最终的高度估计值,最后将气压计矫正系数二次校正。 采集飞行数据并通过 Matlab 软件仿真以后的结果如图所示,可见融合以后的高 度较加速度计以及气压计单独测的高度准确。2.2 基于互补滤波的姿态解算 从飞行原理可以看出,无人机飞行过程中,最终的控制要回到姿态控制上面,通过具体的欧拉角度调整,从而控制无人机的飞行姿态。要完成无人机的e姿态控制,就需要采集到无人机当前的姿态,然后经过控制算法,将无人机当前姿态调整到期望的姿态,姿态采集主要依靠飞控的惯性测量单元IMU,姿态解算精确与否直接关联到无人机飞行位置精确与否。 飞行过程中,陀螺仪测量无人机的角速度,具有高动态性能,将角速度对时间积分可以得到三个欧拉角角度,陀螺仪数据在积分过程中,会形成累计误差,累计误差随着时间增加不断变大,所以短时间内陀螺仪测量值比较可靠。磁力计主要测量当前的磁场分布,即无人机与磁场之间的角度,这个角度即为偏航角,但是磁力计受周围磁场干扰严重,实际测量中误差较大。加速度计之前已经介绍过,不再赘述。 三种传感器再频域上特性互补,所以本文考虑采用互补滤波融合这三种传感器的数据,实际是利用加速度计与磁力计融合后补偿陀螺仪所测的姿态信息,提高测量精度和系统的动态性能。 三种传感器的数据融合过程如图所示,陀螺仪经过高通滤波器,消除低频噪声,加速度计与磁力计经过低通滤波器,消除高频噪声。利用旋转矩阵将三个传感器所测量的欧拉角转换为四元数形式,然后计算磁场的参考方向计算重力分v与磁场分量w:利用加速度,磁力计的值与重力分量,磁场分量求取误差:利用比例-积分处理上步所求误差,然后利用所求的值补偿陀螺仪产生的零漂现象, 最终结算得到当前姿态信息。 采集飞行数据并通过滤波以后的结果如图 5.4 俯仰角,图 5.5 滚转角,图 5.6 偏航角。3. PID控制器设计 无人机定高飞行主要分两种情况,一种是手动控制定高模式,此种模式下,无人机飞控仍然接收并执行遥控器指令信号,另一种是无人机自主飞行时,如航点飞行或者 offboard 模式等,设定无人机在一定高度下执行预设飞行任务,而不依靠遥控器信号指 令控制自身运动,而本文研究的是第二种定高模式。 在位置控制的背景下,本文中串级双环 PID 控制系统专为实现避障系统而设计,保证四旋翼无人机可以准确的到达目标位置,并且在悬停时保持四旋翼的稳定性。整个双回路控制系统分为内环控制(姿态控制)和外环控制(位置控制)两部分,其中外环控制中主要研究定高控制部分。 3.1 PID控制原理 PID 控制器是控制理论中最经典的控制算法,PID 算法简单,可靠性高,被广泛应用于过程控制与运动控制,PID 控制主要由比例,积分以及微分三个环节组成,通过这三个环节对输入值与输出值形成的差值分别做比例运算,积分运算和微分运算,将控制结果发送到被控对象以实现对系统的控制作用,闭环 PID 控制系统原理图如图所示。PID 的三种环节中比例环节 P 的作用是直接将误差的比例作为输出,加快系统的响应速度,提高系统调节精度,但是较大的比例作用会使对象的输出产生较大波动,太小的比例作用会使对象的输出变换缓慢。积分用于将之前的误差值与时间的比例累加起来作为输出,积分环节 I 主要用于消除对象输出稳定时的稳态误差,但是会存在积分饱和情况。微分环节 D 将误差随时间的变化的斜率以比例的形式输出,改善系统的动态性能, 主要用于缩短对象的上升时间,加快响应速度,达到超前调节的作用。使用 PID 控制器的过程中,既可以使用 PID 控制,也可以单独使用 P、PI、PD 等控制,使用的过程即3.2 串级PID控制器设计 本文把避障研究简化到二维平面以后,整体的位置控制就被分为了两部分:定高控制与平面位置控制。其中平面的位置控制即由机载设备发送平面位置,然后由飞控执行。(1)高度控制器 因为高度信息是三维位置的垂直方向信息,所以在实际的飞控控制的无人机飞行的过程中,高度控制属于位置控制的一部分,其中关于高度控制器的流程图可以总结为下图所示。(2)姿态控制器4. 本文小结 本文主要介绍避障过程中相关姿态以及位置高度的控制设计过程,要想控制效果好,首先解算要准确,再飞控资深所带传感器具有固有缺陷的前提下,通过互补滤波算法融合传感器数据,通过融合加速度计与气压结算无人机实际高度,融合加速度计、磁力计与陀螺仪数据解算无人机当前姿态信息;最后利用PID控制算法,设计了串级PID高度控制器与串级PID姿态控制器。
现代 企业管理 的一个突出特点是加强内部管理,内部控制的实施与应用就是企业加强内部管理的重要举措之一。下面是我为大家整理的企业内部控制研究论文,供大家参考。
论文关键词:内部控制“安然事件”《萨班斯法案》内邵环境 企业 文化 权责分离财务监督会计监努激励与约束
论文摘要:加强和规范企业内部控制,对提高企业经营管理水平和风险防范能力、促进企业可持续发展、维护社会主义市场经济秋序和社会,y众利益具有重大意义。
最初的内部控制定义是内部牵制,它基本是以查错防弊为目的,以职务分离和账目核对为手法,以钱、账、物等会计事项为主要控制对象。内部拉制作为一个专用名词和完整概念,直到20世纪30年代才被人们提出、认识和接受,但核心是内部会计控制。2002年发生“安然”、“世通”等公司的破产揭露出一系列的财务欺诈丑闻,暴露出美国公司治理结构不平衡和外部监督缺失。其结果导致美国的资本市场损失了7万多亿美元的市值,对投资者造成了重大损害。为了提高民众对美国金融市场及对政府经济政策的信心,美国国会于2002年7月25日出台了《2002年公众公司会计改革和投资者保护法案》(简称“萨班斯法案”或“SOX法案”)。美国萨班斯法案的出台,极大地影响和促进一了中国内部控制制度体系的建立、健全和发展,从国际上一些比较成功的企业管理 经验 看,完善并运转良好的企业内部控制是这些企业能够在激烈的市场竞争中屹立不倒的重要基础。当前,我国正处于社会主义市场经济建设过程中,现代企业制度建设还需进一步推进,国有企业的内部控制还处于起步阶段,为此,在这个时期必须从国有企业的“内功”人手,在现有有关企业内部控制的法律法规基础上,进一步推进我国国有企业内部控制机制的建立健全,以进一步提高我国国有企业的国际竞争能力和持续快速发展能力,这是现阶段国有企业建设中的一项非常紧迫和必要的任务。内部控制是一个既古老又充满活力的话题。对我}}i来讲全面认识内部控制还刚刚开始,企业会计一信息失真、经营失败及不守法经营等在很大程度上都归结为企业内部控制的失效或不具备可操作性。以下从内部控制的现状分析,探讨问题的成因,研宠内部控制的对策。
1企业内部控制的现状
内部控制从形式上表现为一整套相互监督、相互制约、彼此连接的控制 方法 、 措施 和程序。通过发放内部控制调查表、实地走访我们看到被调查单位普遍认识到内部控制的重要性,但大都侧重于企业外部环境的梳理,而忽视了内部各环节、各岗位的牵制;侧重于经营环节的程序控制,而忽视了企业整体的协调;侧重于内部控制的制度学习,而忽视了执行制度的人的素质提高;侧重于对货币、实物的控制,而忽视了企业文化环境的建设等等。调查发现的问题可概括为以下两个方面:
1.1内部环境
内部环境是企业实施内部控制的基础,一般包括治理结构、机构设置及权责分配、内部审计、人力资源政策、企业文化等。从调查情况看,不少企业仍然沿袭着计划经济体制下的机构设置,企业普遍存在机构臃肿、管理层次多、工作效率低下的问题。企业制度不健全,一是企业缺乏相应的激励与约束机制;二是人事政策和实务不完善;三是企业制度不全面,顾此失彼现象严重;四是企业文化建设没有引起足够的重视。
1.2企业内控部门的责任与权力、控制与监督
企业应当结合业务特点和内部控制要求设置内部机构,明确职责权限,将权利与责任落实到各责任单位。从调查中发现,作为承担内部控制主要部门的财会、审计部门存在严重的责权不对称现象。国内大多企业的内部审计只是服务于企业负责人,这就造成内部审计既不能监督上司,也不能监督同级。财务监督的服务对象是企业的所有者,而会计监督的服务对象是企业内、外部利害关系人,其提供的公开化会计信息必须体现“真实、公允”的原则。由财会部门的主管人员既管理财务收支又进行会计一信息处理,极易导致基于财务收支需要而捏造会计信息; 财务管理 的对象是资本营运系统,而会计的对象是信息系统,财务与会计合并一处也不符合实物管理与会计记录分离原则。
2内部控制存在问题的成因分析
企业内部控制存在问题的成因是多方面的,也决不是“一日之寒”,既有人的素质原因,也有制度原因。主要成因有: 2.1双重控制主体矛盾导致内部控制不力。
现代企业所有权与经营权的分离,客观上产生了两个控制主体,即所有者控制经营者、经营者控制主体,两者之间是“控制与被控制”的关系。所有权与经营权制约失衡使内部控制权责不清。内部控制是控制主体意志的体现,控制者都希望成为控制主体以实现其控制目标,他们期望获得真实的企业信息,并据此客观评价企业的经营成果、正确估计其财务状况以便进行未来投资决策;另外,他们还希望能够控制会计政策使其向维护所有者利益方面倾斜,比如贯彻谨慎性原则,足额并加速补偿固定资产成本等,确保自己投人资本的保值与增值。而对于经营者来说,则可能因其不会过多地关心企业长远发展而采取与所有者相反的会计政策,因为在多数情况下他们会更看重短期经营效益给自己带来的利益,这种短期利益驱动体现在会计上则为张扬或夸大经营成果,掩盖决策失误和经营损失,侵占或者损害所有者利益,如提前确认收人,不足额提取费用,在职时的过度消费等。
2.2计划经济下企业经营管理的陋习仍在延续,导致内部控制得不到重视。
政府包办企业一切事务和企业经营大锅饭思想是计划经济体制下的两个鲜明特点。经济体制改革后,理论上要求政企分开,但在实践中执行并不彻底,一方面,以各种形式改头换面但仍然存在的主管部门,基于权利和利益的双重考虑,仍把持着对企业的行政干预,客观上企业并无真正的理财自主权。另一方面,在计划经济体制下,被国家“呵护长大”的企业,主观上还保留着吃“大锅饭”的意念。而政府对经营不善企业的盲目保护机制,又助长了这种意念,企业干好干坏一个样,致使加强内部控制的动力不足。
2.3各种监督机制弱化使内部控制的刚性被扭曲。
事实上,企业在经营管理活动中会受到来自企业以外的各种监督机制的约束,为其“保驾护航”。但由于这些监督机制隶属于不同职能部门没有形成一个综合整治的合力,使得监督机制弱化。财政、税务、银行、审计等各社会监督机构,工作中各行其是,未能形成综合监督的合力,对企业的威慑力不够。对审计的独立监督、公正职能未予以充分重视,审计未形成规范化、法制化和经常化。对查出问题的处罚,往往就人不就事,重人情而轻规定,执法的刚性被扭曲。
2.4企业文化落后、内部控制执行者素质不高,使得与内部控制要求不协调。
企业文化与企业管理的素质是密切相关的。只有管理者有高尚的道德、健康的人格和完善的价值观念,才能影响和激励企业文化的建设。而企业形成独立的文化氛围的基础在于员工素质的提高,所以,必须重视和加强对员工的培训 教育 。
3企业内部控制的对策
内部控制制度作为现代管理的一个重要内容,是保证企业正常经营所采取的一系列必要的管理措施,是一个系统工程,涉及企业的方方而面,作为一项制度建设,其客观的成份越多,科学性就越强。在今天,内部控制已不再是简单的差错防弊机制,而是涉及企业的各个层面、各种资源、各个方而,直接关系到企业的整体效率、关系到企业的生存和发展。
3.1规范法人治理结构,形成有法必依、执法必严、违法必究的法治机制。
实施内部控制,首先需要规范法人治理结构。从所有者的立场出发,不但要把企业经营管理者行使权力的过程纳人内部控制的监控范围,而且要将其作为内部控制的重点监控对象,明确股东会、董事会、监事会和经理层的职责,使决策系统一、管理系统和监督系统各司其职、各负其责、协调运转、有效制衡。
3.2“约束+激励”作为引导、规范经营者行为的主要方法。
在存在双重控制主体的现代企业中,最为突出的矛盾是双方“利益不一致”和“信息不对称”,企业所有者希望通过经营获利使资产增值,实现企业价值最大化。因此决定了在双重控制主体构架下的企业内部控制首要的也是基本的目标应该是协调双方的利益和矛盾,只有通过切实有效的协调,找到所有者和经营者共处的均衡点和平衡点,才能实现现代企业内部控制的以上两个基本目的。
摘要:企业内部控制制度建设对企业管理来说是非常关键的,企业内部控制未能有效地执行,很可能造成企业的资产的流失、腐败的滋生、责任的推诿等一系问题,导致经营效益日益下降,企业将难以为继。 文章 针对目前小企业在内部控制制度方面存在的没有内部控制、对内部控制认识的片面性、缺乏有效监督机制等相关问题,提出了内部控制的控制目标、内容、设计原则及强化管理者的内控意识,树立以人为本的新观念、加强内部控制等相关对策。
关键词:小企业;内部控制;问题;对策
内部控制的根本目的在于加强企业管理,提高经济效益;其基础是企业内部分工;其核心是一系列具有控制职能的方式、措施及程序。它是现代企事业单位在对经济活动进行管理时所普遍采用的一种控制机制。小企业是国民的重要组成部分,对经济和稳定起着举足轻重的促进作用。建立和完善小企业的内部控制制度具有与大中型企业同等重要的意义。然而,许多小企业的内部控制问题非常突出,进而影响了小企业的经济效益,阻碍了小企业的发展。
一、小企业内部控制存在的问题
(一)对内部控制重视不够,认识不足,内部控制成为摆设
很大一部分小企业家都是依靠机遇和冒险精神开始逐步完成原始积累的,而国有小企业的领导很大部分都是由行政部门调过来的,他们往往不太重视内部控制,对内部控制缺乏了解,内控意识不强,认为内部控制的建设和管理会制约企业的发展。虽然也有企业建立了内部控制制度,但没有认识到其是一个动态的系统,随着外部环境的变化,企业业务的拓展,原先完善的内控已不再适应企业的发展,当其出现问题时没有及时加以纠正。甚至有的企业在不了解其自身情况的前提下,照搬其他企业的内部会计控制制度,把建立内部会计控制的目标定位在应付上级部门检查上,不能很好地落实执行,形同虚设。
(二)不相容职位没有分离,岗位设置缺乏牵制
在小企业中,由于企业规模小,企业出于成本等方面的考虑,尽可能少用人,用能人,经常出现一个人来承担多项工作,这其中就出现很多不相容职务于一身的情况。开票、收钱、填凭证、审核、记账都由一个人来完成,从表象上看似乎步骤减少了,时间节省了,成本下降了,殊不知,这种违规操作既不能真正提高企业效率,还可能导致企业资金流失,滋生贪污舞弊行为,给企业的资产安全带来很大的隐患。
(三)内部审计弱化,外部监督不足
小企业内部通常没有建立相应的内部审计机构,有的企业虽然建立了内部审计机构,企业的负责人“家长式”、“一言谈”的工作作风,认为该机构的职责就是找“茬”,因此受到很多方面的制约,很难公平、公正的开展工作,无法真正发挥监督的职能。而小企业的外部信息使用者主要集中在政府、金融机构和税务等部门,由于其信息使用者较少,因此外部监督的力度和次数都明显不足。这就造成了企业内部管理混乱,私设“小金库”现象普遍,坐支现金,账证、账实、账表不符,违规违纪,弄虚作假现象严重。
(四)风险控制非常薄弱
我国许多小企业对于来自外部的风险机会没有控制,对于2008年的人民币对美元的升值,很少有企业采取规避汇率风险的措施,导致出口外贸的企业由于人民币对美元汇率的变动出现很大的亏损。2008年下半年由于全球的金融危机,许多的中小企业由于资金链的断裂,加上财政政策银根紧缩,融资困难,许多的中小企业都倒闭了。
二、完善小企业内部控制制度的对策
(一)职责分工控制
职责分工控制一般指不相容职务分离控制。所谓不相容职务,是指那些如果由一个人担任既可能发生错误和舞弊行为,又可能掩盖其错误和舞弊行为的职务。不相容职务主要包括授权批准与业务经办、业务经办与会计记录、会计记录与财产保管、业务经办与稽核检查、授权批准与监督检查等。对于不相容的职务如果不实行相互分离的措施,就容易发生舞弊等行为。不相容职务分离的核心是内部牵制,因此,小企业在设计、建立内部控制制度时应明确职责划分,做到既不留死角又使各个岗位和人员之间不交叉、冲突,应让每个员工了解自己的工作和要求,应当明确授权部门和人员的权限,禁止越权,并制定有明确的奖惩办法,对违反企业管理制度的员工按规定进行处罚,在不能做到职责划分的情况下,应当加强事后的检查监督。
(二)授权批准控制
授权批准是指企业在办理各项经济业务时,应该经过规定程序的授权批准。批准形式通常有常规性授权和临时性授权之分。常规性授权是指企业在日常经营管理活动中按照既定的职责和程序进行的授权,用以规范经济业务的权力、条件和有关责任者,其时效性一般较长。临时性授权是指对办理例外的、非常规性交易事件的权力、条件和责任的应急性授权。小企业应该建立授权批准体系,明确授权批准的范围、层次、程序及责任。
(三)会计系统控制
会计系统控制主要是通过对会计主体所发生的各项能用货币计量的经济业务进行记录、归集、分类、编报等而进行的控制。其内容主要包括建立会计工作的岗位责任制,对会计人员进行科学合理的分工,使之相互监督和制约;按照规定取得和填制原始凭证;设计良好的凭证格式;对凭证进行连续编号;规定合理的凭证传递程序;明确凭证的装订和保管手续责任;合理设置账户,登记会计账簿,进行复式记账;按照《会计法》和国家统一的会计制度的要求编制、报送、保管财务会计 报告 。对于小企业首先按照《会计法》要求设置会计账簿,不做假账,其次记账、出纳、保管等不相容业务,应尽量由不同人员担任,如人员有限,也应保证管账的不管钱,管钱的不管账,同时应建立复核制度。
(四)预算控制
预算控制的内容涵盖了企业经营活动的全过程。企业通过预算的编制和检查预算的执行情况,可以比较、分析内部各企业未完成预算的原因,并对未完成预算的不良后果采取改进措施,确保各项预算的严格执行。在实际工作中,预算编制不论采用自上而下或自下而上的方法,其决策权都应落实在内部管理的最高层,由这一权威层次进行决策、指挥和协调。小企业应当建立预算控制,确立预算目标,并组织实施,辅之以对等的权、责、利关系,由内部审计部门等负责监督预算的执行,对预算执行的好坏进行奖惩。
(五)财产保全控制
小企业应严格限制未经授权的人员对资产的直接接触,只有经过授权批准的人员才能接触该资产,一般情况下,对货币资金、有价证券、存货等变现能力强的资产必须限制无关人员的直接接触。定期对实物资产进行盘点,并将盘点结果与会计记录进行比较,盘点结果与会计记录如下一致,可能说明资产管理上出现错误、浪费、损失或其他不正常现象,应当分析原因、查明责任、完善管理制度。妥善保管涉及资产的各种文件资料,避免记录受损、被盗、被毁,对重要的文件资料,应当留有备份,以便在遭受意外损失或毁坏时重新恢复,这在计算机处理条件下尤为重要。有条件的小企业应对资产投保(如火灾险、责任险等险种)增加资产受损后的补偿机会,从而保证资产的安全。
(六)内部报告控制
内部报告控制是为了提高企业内部管理的时效性和针对性而实施的控制。小企业应当建立内部报告控制制度,要有反映部门、人员经管责任,且形式、内容简明扼要信息反馈迅捷高效的内部报告。常见的报告方式有例行报告、实时报告、专题报告、综合报告等。常见报告类型有资金分析报告,包括资金日报、借款还款进度表、贷款担保抵押表、银行账户及印鉴管理表、资金调度表等;经营分析报告;费用分析报告;投资分析报告;资产分析报告;财务分析报告;特定内容专报等。内部报告可以是日报、周报、月报、季报、年报等。小企业一旦建立了内部报告控制,企业领导能很快地了解企业的经营状况,就能对所面临的问题快速做出反映,并做出决策,提高企业在市场中的竞争力。
(七)信息技术控制
小企业在信息时代中要生存,特别是进入WTO后,信息技术尤为重要。小企业应实现内部控制手段的信息化,尽可能地减少和消除人为操纵的因素,变人工管理、人工控制为计算机、网络管理和控制,要加强对企业自身系统开发及维护人员的控制,还要加强对数据和文字输入、输出、保存等有关人员的控制,保障电子信息系统及网络的安全。
(八)人员素质控制
人是观念创新的根本和灵魂,企业制定经营目标,设置核算机制,都必须依靠人的创造性工作。要树立以人为本的新观念,要求企业内部控制要充分发挥人的作用,依靠提高人的综合素质、道德水准和法规意识,充分发挥控制者和被控制者的主动性、积极性和创造性,从而达到内部控制的最佳效果。内部控制的成败取决于企业员工的控制意识和行为,企业领导者注重内部控制,注重对企业员工的研究,尊重员工的心理需求,强调沟通和管理交流,便能减少管理者与被管理者之间的隔阂,形成强大的企业合力,促进整个企业健康、持续、快速发展。
三、结论
在我国加入WTO后,人民币对美元升值及世界金融危机的大背景下,机会与挑战并存的情况下,小企业应根据自身的特点和发展的目标相结合,找出需要解决的关键问题,只要各小企业重视内部会计控制制度建设,按照有效的内部控制制度标准不断对其进行效益评价和修改,分析原因, 总结 经验,结合自身特点来开展工作,各小企业将会建立与健全适合自身发展的内部控制制度,推进企业的发展,完善企业公司治理结构,增强企业的竞争实力,提高企业的经济效益,小企业在激烈竞争的市场经济中也会有一席之地。
参考文献:
1、财政部.小企业会计制度[M].经济科学出版社,2005.
2、陈汉文.腐败与内部控制[J].财会月刊,2006(2).
路二同学 我叫你自己去找资料去写 你怎么跑的百度上来叫别人给你写 你是不是想让我挂你 那样可不好哟 自己写就算你写的不好 我也会考虑让你过的 但是你这样不劳尔获 我就看不下去啦.
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动物行为学的形成与发展 贾秀英 20世纪60年代以来,动物行为学的研究就受到各国科学家的关注。欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展作出了重大的贡献。70年代以来,随着人们对动物行为研究重要性的认识,有关的科研项目日益增多,动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。它除了研究动物行为本身外,还把研究内容从行为维系群体的作用,扩展到行为的个体发育进化史、行为的控制及社会性组织等方面。通过这些研究,使动物行为学得到了进一步的发展,并已逐渐发展为一门不仅涉及行为学,而且涉及到生态学、生理学、心理学、遗传学、进化论、社会学和经济学的一门综合性学科。一、动物行为学的研究历史20世纪以前是动物行为学的萌芽时期,是动物行为学经历的一个缓慢发展的阶段。早在旧石器时代(34000~10500年前),人们开始注意观察周围的动物,随着动物家养的开始,人类也需要了解动物的生活周期和行为。在文明时代的早期,古埃及人开始尝试人工孵卵。古希腊的亚里斯多德(384~322BC)开始了观察、描述动物行为的新纪元。在他的论著中,记录了540种动物的生活史和行为,对后人关于生命的认识方面产生了相当大的影响。17、18世纪,研究动物行为的人更多了,开始了比较不同物种行为的研究和行为的理论探讨。如德国人约翰(Johunn Pernaller)研究了不同鸟的行为差异,涉及取食地、社会行为、筑巢、领地、季节性羽毛色彩变化、迁徙、鸣叫和育雏等方面。法国的勒雷(Chorles George Lereg)对狼、狐的捕食行为及野兔的恐惧表现有过生动的描述,提出了动物依靠它们的记忆和生活经验能够聪明地生活。1859年,达尔文的《物种起源》的发表,对动物行为学的研究产生了深远的影响。他的《人类的由来》(1871)一书研究比较了人与动物,及本能行为。19世纪末,人们使用述宫,研究老鼠的学习行为。劳埃德(C.Lioyd MOrgun)研究鸡的本能、学习、模拟行为。现代行为学中许多术语,如Behaviour(行为)、Animod Behaviour(动物行为),都首次出现在他的论著中。20世纪是动物行为学迅速发展和真正延伸的世纪。霍布豪斯(Hobhouse)在1901年发现了猴及其它动物能使用一定的工具(棍、箱子)得到食物。1906年,动物学家詹宁斯(H.S.Jennings)对原生动物的行为进行了详细研究,写出了《原生动物的行为》一书,这是第一本专门论述动物行为的著作。柏林的海因罗特(Oskar Heinorth)在1871年至1945年间,详尽研究了多种鸭、鹅,比较了它们的运动方式、解剖学特征、社会行为、鸣叫及繁殖行为,并且发现了灰雁从孵卵箱中孵出后的印记行为。他独自阐述的同源性学说,现在还被许多人认为是行为学真正诞生的标志之一。动物学家罗曼内斯(H.S Reimarus)发展了达尔文的思想,并正式建立了比较行为学这一学科,为现代的行为生物学奠定了基础。随后摩尔根(C.L.Morgun)和杰姆斯(W.James),以及劳埃波(J.Loeb)等都在方法、概念上对行为的发展做出了贡献。 1931年至1941年,欧洲著名的行为生物学家廷伯根和劳伦兹在自然和半自然条件下对动物进行了长期的观察,发表了诸如“社会性鸦的行为学”、“鸟类环境世界中的伙伴”、“关于本能的概念”、“对雁鸭类行为的比较研究”等论文,建立了物种的行为图谱,发现了所研究的行为型的功能。提出了显示、位移、仪式化等等新概念和新的研究课题。特别是劳伦兹提出的“印记”这一术语,极好地说明了先天性和后天获得性行为的结合问题。在行为分析、行为生态方面作出了很大的贡献。二、动物行为学的现代进展近年来,动物行为学的研究获得了蓬勃的发展,主要是把动物行为与生命科学中许多其它的许多分支学科相互渗透在一起,形成了许多新的研究领域,从不同的角度进一步完整、系统地阐述动物行为的原因、机制、发生或发育。进化与适应功能等问题。动物行为学的分支很多,不可能在此全面论述,本文仅以行为遗传学和行为生态学为中心,作一简要介绍。1.行为遗传学 行为遗传学是用遗传学方法研究行为的遗传基础。自1960年,美国学者Thompson第一个总结了有关资料,写成《行为遗传学》一书,从而宣布这一新学科的诞生。其后,相关研究大量涌现。10年以后,一份专业期刊,《行为遗传学》问世。1967年,Benzer第一个通过人工诱导和选择的方法得到了果蝇的行为突变体,从而为行为遗传学的研究开辟了道路。从此以后,行为突变体的研究很快在果蝇、线虫、草履虫、细菌及其他生物的研究中大量开展起来。目前,已在分子水平分析的基础上,进一步作行为基因的分离、克隆和转移的研究。行为遗传学为动物行为学的研究开辟了一个新天地,对于阐明行为遗传的规律和机制都具有重要意义。2.行为生态学行为生态学主要是研究生态学中的行为机制、动物行为的生态学意义和进化意义,在理论及方法论方面是动物行为学中发展最快、最为活跃的一个领域。行为生态学主要涉及到取食行为生态学。防御行为生态学、繁殖行为生态学、社会生态学、时空行为生态学(如栖息地的选择、定向和导航、巢域和领域现象等),以及行为生态学预测等内容。其中,在社会生态学或社会生物学方面,近年来取得了突出的进展。K.Lorenz对鸟类社会行为的研究、N.Tinbergen(1974)对人类社会行为的研究,以及K.Von Frisch对蜜蜂社会行为的研究,奠定了社会生物学的基础。1975年,E.O Wilson出版了《社会生物学》一书,系统地介绍了这门学科的观点、理论体系和研究方法。社会生物学把达尔文自然选择的概念应用于社会行为的研究,又把生态学、行为学、遗传学和进化沦加以综合,提出了内在适合度和亲缘选择的新概念。这些新概念把社会行为的研究提高到了一个新的高度。目前,这一领域所展示的迷人前景正吸引着越来越多的科学家。尤其是关于行为经济学和进化稳定对策(ESS)的研究,正显示着强大的生命力。尽管在我国这一领域还几乎是个空白,但随着这一学科的迅猛发展,也必将引起我国学术界的巨大兴趣。动物行为的研究在我国正处于起步阶段,研究的内容主要是描述性的,在理论研究方面,在研究的广度和深度方面,与国外存在着很大的差距。到目前为止,国内仍没有形成专门的动物行为学教材、期刊。但据已公开发表的有关论文和资料显示,我国在动物行为某些领域方面的研究已取得了一定的进展。