[發(fā)明專利]一種基于視覺導(dǎo)航的攔截?zé)o人機(jī)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910341458.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN110132060A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)開忠;尚海鵬;馬國(guó)梁;方詩堯;孫藝寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F41H11/02
• 分類號(hào): F41H11/02;G01C11/04;G01C21/00;G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發(fā)明公開了一種基于視覺導(dǎo)航的攔截?zé)o人機(jī)的方法。需要攔截黑飛無人機(jī)時(shí)，地面攔截?zé)o人機(jī)快速升空，當(dāng)由于通訊中斷等因素造成地面人員無法直接控制攔截?zé)o人機(jī)時(shí)，本發(fā)明的方法可以利用攔截?zé)o人機(jī)配備的圖像傳感器采集圖像信息并進(jìn)行相應(yīng)的處理，使攔截?zé)o人機(jī)依靠視覺導(dǎo)航算法自動(dòng)識(shí)別追蹤目標(biāo)無人機(jī)，然后緩慢向其靠近，在接近目標(biāo)無人機(jī)時(shí)，投放捕捉網(wǎng)，將目標(biāo)無人機(jī)捕獲。本發(fā)明的方法不需要地面人員操控，依靠機(jī)載系統(tǒng)自主完成相應(yīng)的攔截動(dòng)作，自動(dòng)化程度高。相對(duì)于其它攔截方法來說，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單直接，部署方便，能重復(fù)利用，實(shí)時(shí)性好，攔截成功率高，能有效避免干擾，可以攔截各類低速小型的無人機(jī)目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視覺導(dǎo)航的攔截?zé)o人機(jī)的方法。

背景技術(shù)

隨著無人機(jī)技術(shù)門檻的降低，大量消費(fèi)級(jí)無人機(jī)涌入無人機(jī)業(yè)余玩家市場(chǎng)，無人機(jī)的濫用已經(jīng)成為低空飛行管制的一大障礙，嚴(yán)重威脅公共安全。黑飛無人機(jī)就是那些沒有獲得相關(guān)的飛行許可，不遵守飛行法則的無人機(jī)，它給人們帶來了許多負(fù)面的影響，為了應(yīng)對(duì)這種現(xiàn)象，催生了各種各樣的反無人機(jī)的方法。

目前，各國(guó)反無人機(jī)技術(shù)主要有聲波干擾、信號(hào)干擾、黑客技術(shù)、激光炮、“反無人機(jī)”無人機(jī)、奪取無線電控制等，特點(diǎn)和效果各有不同，但總體上可以分為三大類：一是干擾阻斷類反無人機(jī)系統(tǒng)，通過電磁槍發(fā)射相應(yīng)的電磁信號(hào)對(duì)無人機(jī)的飛行控制進(jìn)行干擾，促使無人機(jī)失去控制，自動(dòng)降落，這種方法雖然簡(jiǎn)單，但是隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)無人機(jī)可以在受到干擾后采取基于視覺導(dǎo)航的方法繼續(xù)飛行，無法滿足特殊情況下對(duì)黑飛無人機(jī)的攔截任務(wù)；二是直接摧毀類反無人機(jī)系統(tǒng)，利用毀傷武器直接擊落黑飛無人機(jī)，這種方法會(huì)產(chǎn)生大量的毀傷碎片，威脅群眾安全，無法在公共場(chǎng)合使用；三是監(jiān)測(cè)控制類反無人機(jī)系統(tǒng)，這類方法一般是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)侵入無人機(jī)控制系統(tǒng)，劫持無人機(jī)無線電控制，進(jìn)而捕獲無人機(jī)，技術(shù)難度比較高，不具有普遍適用性。現(xiàn)在出現(xiàn)的一種比較流行的方法是通過無人機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)黑飛無人機(jī)進(jìn)行攔截捕獲，但是由于無人機(jī)飛行高度距離地面較遠(yuǎn)，地面人員無法直接估計(jì)釋放捕捉網(wǎng)裝置的適當(dāng)時(shí)機(jī)，無人機(jī)攔截成功率不高，這種方法還有可能使攔截?zé)o人機(jī)和黑飛無人機(jī)發(fā)生碰撞，嚴(yán)重威脅地面人員設(shè)備的安全，有時(shí)攔截?zé)o人機(jī)與地面的通訊甚至?xí)耆袛啵孛嫒藛T直接失去對(duì)攔截?zé)o人機(jī)的控制，使整個(gè)攔截動(dòng)作失敗，因此還需要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)才能滿足實(shí)際使用的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于視覺導(dǎo)航的攔截?zé)o人機(jī)的方法，通過應(yīng)用視覺導(dǎo)航自動(dòng)控制攔截?zé)o人機(jī)飛行到最有利的位置釋放攔截捕捉網(wǎng)，極大提高對(duì)目標(biāo)無人機(jī)的攔截成功率。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于視覺導(dǎo)航的攔截?zé)o人機(jī)的方法，包括以下步驟：

步驟一：訓(xùn)練無人機(jī)檢測(cè)識(shí)別模型；

步驟二：求解目標(biāo)無人機(jī)的位置P_t；在攔截?zé)o人機(jī)的圖像設(shè)備采集到目標(biāo)無人機(jī)的圖像時(shí)，攔截?zé)o人機(jī)向目標(biāo)無人機(jī)緩慢靠近，同時(shí)控制伺服云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，保持目標(biāo)無人機(jī)在圖像正中間，具體包括：

由圖像中目標(biāo)無人機(jī)的坐標(biāo)位置和伺服云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況解算目標(biāo)無人機(jī)位置姿態(tài)的過程中涉及的坐標(biāo)系包括：慣性坐標(biāo)系，機(jī)體坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系，根據(jù)目標(biāo)無人機(jī)、攔截?zé)o人機(jī)和攝像機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，目標(biāo)無人機(jī)在慣性坐標(biāo)系下的位置P_t表示為：

P_t＝P₁+P₂+P₃ (1)

其中，P₁表示攔截?zé)o人機(jī)在慣性坐標(biāo)系下的位置；P₂表示攔截?zé)o人機(jī)質(zhì)心到攝像機(jī)光心在慣性坐標(biāo)系下的距離向量，它由以下公式計(jì)算得到：