[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811330928.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN109460076B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付勝華;婁文忠;廖茂浩;潘海;石丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明基于單目視覺跟蹤，采用相機(jī)視覺定位設(shè)備、兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制處理器、伺服驅(qū)動(dòng)電路、預(yù)警裝置和電源管理電路，用于布防中國(guó)邊境，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化安全防御系統(tǒng)，將執(zhí)勤士兵撤至后方，負(fù)責(zé)管理和應(yīng)急行動(dòng)；體現(xiàn)未來戰(zhàn)爭(zhēng)中的無(wú)人化和人的決策能力；本發(fā)明采用單目視覺定位和兩軸伺服驅(qū)動(dòng)的方式，其中單目視覺透視成像幾何原理的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別及跟蹤，相比傳統(tǒng)的雙目測(cè)距，具備較好的實(shí)時(shí)性和匹配算法的快速運(yùn)算能力；兩自由度隨動(dòng)軌跡跟蹤機(jī)構(gòu)具備線性關(guān)系和解耦能力，具備良好的控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人值守裝備領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

在我國(guó)2.28萬(wàn)公里的陸地邊境和數(shù)百個(gè)邊遠(yuǎn)無(wú)人居住島礁，目前建有數(shù)千個(gè)邊防執(zhí)勤哨所來維護(hù)我國(guó)的國(guó)家主權(quán)和邊境安全，駐扎有數(shù)十萬(wàn)邊防戰(zhàn)士。為了防止恐怖分子、敵特人員的滲透，敵方人員侵占我國(guó)島礁，以及邊境難民的大量涌入，我邊防戰(zhàn)士需要日夜巡邏在崇山峻嶺、深谷雪原、大漠戈壁，甚至條件極其惡劣的島礁上。由于巡邏路線大多處于交通條件極其惡劣的無(wú)人區(qū)，因此我邊防戰(zhàn)士每完成一次巡邏均需要付出巨大的體力甚至經(jīng)常有生命危險(xiǎn)。同時(shí)由于完成一次巡邏往往需要數(shù)小時(shí)甚至十幾天，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)邊防線上的敵情變化，更不具備及時(shí)對(duì)邊情進(jìn)行處置的能力，喪失了第一時(shí)間示警、驅(qū)離的時(shí)機(jī)，造成非法人員完成邊境滲透或他國(guó)軍事人員侵入我方建立據(jù)點(diǎn)，對(duì)處置非法入境和邊境爭(zhēng)端失去最佳時(shí)機(jī)。

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人系統(tǒng)已成為未來戰(zhàn)爭(zhēng)中的主力軍。無(wú)人執(zhí)勤裝備將取代士兵以及傳統(tǒng)的執(zhí)勤監(jiān)測(cè)設(shè)備成為未來戰(zhàn)場(chǎng)最前沿的主要防御和作戰(zhàn)力量。人與武器將逐步分離，人由戰(zhàn)爭(zhēng)及防御的最前沿退向后方，主要負(fù)責(zé)戰(zhàn)略決策。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)我國(guó)目前的邊防現(xiàn)狀和目前人工智能技術(shù)的興起，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)及其控制方法，實(shí)現(xiàn)警戒區(qū)域管理的智能化，處置問題的實(shí)時(shí)化定位預(yù)警。

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的應(yīng)用于邊防的無(wú)人值守控制系統(tǒng)包括：相機(jī)視覺定位設(shè)備、兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制處理器、伺服驅(qū)動(dòng)電路、預(yù)警裝置和電源管理電路；其中，電源管理電路連接至相機(jī)視覺定位設(shè)備、兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制處理器、伺服驅(qū)動(dòng)電路和預(yù)警裝置；相機(jī)視覺定位設(shè)備安和預(yù)警裝置分別安裝在兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)上；相機(jī)視覺定位設(shè)備連接至控制處理器；控制處理器連接至伺服驅(qū)動(dòng)電路；伺服驅(qū)動(dòng)電路連接至兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)；兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)反饋連接至控制處理器；控制處理器還連接至預(yù)警裝置；相機(jī)視覺定位設(shè)備包括多組相機(jī)視覺定位單元，每一組相機(jī)視覺定位單元包括相機(jī)、視覺定位解算器和通訊裝置，相機(jī)連接至視覺定位解算器，視覺定位解算器連接至通訊裝置，每一組相機(jī)視覺定位單元的相機(jī)的視場(chǎng)角等分，多組相機(jī)視覺定位單元的相機(jī)全方位覆蓋周邊環(huán)境；相機(jī)視覺定位設(shè)備的相機(jī)對(duì)周邊環(huán)境實(shí)時(shí)拍攝，出現(xiàn)目標(biāo)將圖像傳輸至視覺定位解算器，視覺定位解算器利用單目視覺透視成像幾何原理，并引入地面約束關(guān)系，得到目標(biāo)的坐標(biāo)，通過通訊裝置傳輸至控制處理器；控制處理器將目標(biāo)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)的指令軌跡，控制處理器發(fā)送指令軌跡傳輸至伺服驅(qū)動(dòng)電路；伺服驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)指令軌跡控制兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)；兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)將周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌跡反饋回控制處理器，控制處理器根據(jù)兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型由實(shí)際軌跡與指令軌跡得到補(bǔ)償軌跡，再發(fā)送至伺服驅(qū)動(dòng)電路，補(bǔ)償兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)位置補(bǔ)償方法；當(dāng)控制處理器接收到目標(biāo)的坐標(biāo)位于相應(yīng)的警戒區(qū)域內(nèi)時(shí)，控制處理器發(fā)出相應(yīng)的警戒指令至預(yù)警裝置，并通過兩自由度隨動(dòng)機(jī)構(gòu)控制預(yù)警裝置瞄準(zhǔn)目標(biāo)，預(yù)警裝置發(fā)出相應(yīng)的警告信號(hào)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化定位預(yù)警。