[發明專利]一種主動捕獲低空小型無人飛行器的系統及方法

有效

• 申請號: 201610134388.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105759834B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 占云龍;黃葵;皮家甜;曲磊;何為;王營冠;鄭春雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05B19/04
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

1.一種主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，包括無人機平臺、雙目視覺圖像采集單元、彈射捕捉單元、信息處理決策單元、多信息采集單元和電源管理單元，其特征在于，所述無人機平臺用于實現低空飛行，并搭載有所述雙目視覺圖像采集單元和彈射捕捉單元；所述雙目視覺圖像采集單元用于對監測空間拍攝雙目視頻圖像信息；所述多信息采集單元用于獲取所述無人機平臺的傾角信息、高度信息和/或地理位置信息；所述信息處理決策單元用于融合所述雙目視頻圖像信息和所述傾角信息、高度信息和/或地理位置信息，并計算分析實現飛行器探測識別、深度信息的獲取、飛行器追蹤、飛行器的捕捉指揮；所述彈射捕捉單元根據所述飛行器的捕捉指揮命令捕捉飛行器；所述電源管理單元用于實現各單元的電源供應。

2.根據權利要求1所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，其特征在于，所述信息處理決策單元根據預先機器學習的算法獲得飛行器的識別模型，然后對監測空間拍攝到的雙目視頻圖像信息進行分析識別，檢測是否存在可疑的低空飛行器。

3.根據權利要求1所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，其特征在于，所述信息處理決策單元根據獲得雙目視頻圖像信息以及可疑的低空飛行器的活動空間，采用快速立體匹配的算法計算獲得該低空飛行器所在空間的三維深度信息，結合GPS/北斗定位信息、慣量信息和高程信息，確定可疑低空飛行器的活動位置和空間方位。

4.根據權利要求1所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，其特征在于，所述信息處理決策單元根據雙目視頻圖像信息和深度信息快速計算并獲得最佳追蹤軌跡，根據最佳追蹤軌跡控制所述無人機平臺對可疑的低空飛行器進行快速逼近。

5.根據權利要求1所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，其特征在于，當可疑的低空飛行器確定為非法入侵飛行器時，如果可疑的低空飛行器在有效捕捉范圍和角度內，所述信息處理決策單元將指揮彈射捕捉器單元實施捕捉作業；如果不在捕捉范圍或有效角度內，信息處理決策單元將根據雙方的空間位置信息，調整所述無人機平臺，直至可疑的低空飛行器在捕捉空間內。

6.根據權利要求1所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，其特征在于，所述信息處理決策單元還連接有無線發射單元，所述無線發射單元用于將采集到的雙目視頻圖像信息、傾角信息、高度信息和/或地理位置信息，以及所述信息處理決策單元的處理信息傳輸到地面監控中心；所述地面監控中心能夠通過所述無線發射單元對無人機平臺進行實施指揮操作。

7.一種主動捕獲低空小型無人飛行器的方法，其特征在于，使用如權利要求1-6中任一權利要求所述的主動捕獲低空小型無人飛行器的系統，包括以下步驟：

(1)所述無人機平臺飛入到工作區域，對監控區域進行視覺監控，分析監控區域出現的可疑的低空飛行器；

(2)如果監控區域出現疑似可疑的低空飛行器，無人機平臺前往特定區域進行監測捕捉；

(3)無人機平臺到達指定位置后，將融合雙目視頻圖像信息、傾角信息、高度信息和地理位置信息，確認可疑的低空飛行器的空間位置和狀態，計算獲得追蹤軌跡，然后開始快速逼近追蹤可疑的低空飛行器；

(4)在確認可疑的低空飛行器為非法入侵飛行器之后，對非法入侵飛行器進行逼近跟蹤，伺機實施捕捉；

(5)當非法入侵飛行器進入系統的有效捕捉范圍，信息處理決策單元發送捕捉命令進行捕捉；如果捕捉失敗，則拋棄捕捉網，重新調整姿勢進行追蹤，再次捕捉；如果捕捉成功，則將捕捉的非法入侵飛行器送往指定的地點進行處理。