[發明專利]一種針對低慢小目標的無人機跟蹤與攔截系統及方法

在審

• 申請號: 201910554384.4
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110262534A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 巴騰躍;彭延云;申研;邱旭陽;李昆鵬;李大偉
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里;叢洪杰

1.一種針對“低慢小”目標的無人機跟蹤與攔截系統，其特征在于，包括地面探測跟蹤裝置、地面控制站、差分GPS基準站、無人機平臺；

所述地面探測跟蹤裝置，用于搜索發現空中“低慢小”目標，對發現探測到的“低慢小”目標進行準確跟蹤，并實時給出目標指示信息；

所述地面控制站，用于實時接收地面探測跟蹤裝置的目標指示信息；

所述差分GPS基準站，采用三維坐標實時對無人機平臺的GPS定位信息進行誤差修正，再將修正量實時發送給無人機平臺；

所述無人機平臺，用于接收地面控制站的目標指示信息及修正后的GPS定位信息進行遙控自主飛行，同時搭載任務載荷模塊執行跟蹤與攔截任務。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述無人機平臺的任務載荷模塊包括機載視覺導引模塊和機載攔截模塊；

所述機載視覺導引模塊，用于識別并跟蹤“低慢小”目標，實時獲得無人機平臺距離“低慢小”目標的相對距離，以便實施處置攔截；

所述機載攔截模塊，用于通過戰斗部準確作用于“低慢小”目標，將目標進行處置攔截。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述地面探測跟蹤裝置為光電探測裝置、雷達、可見光或紅外探測裝置、無線電偵頻裝置中的一種或多種；

所述地面控制站為工控機、筆記本、移動Pad、手機、遙控器中的一種或多種；

所述差分GPS基準站為位置差分GPS基準站、偽距差分GPS基準站、載波相位差分RTK基準站中的一種或多種；

所述無人機平臺為多旋翼無人機、固定翼無人機、復合翼無人機的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述機載視覺導引模塊包括視覺傳感器和圖像處理計算板；其中，所述視覺傳感器用于采集圖像信息進行測距，為雙目相機、RGB-D深度相機、激光測距機和單目相機中的一種或多種；

所述圖像處理計算板對采集的圖像信息進行計算處理，識別圖像中目標的類別并確定像素點的位置，具體的識別跟蹤過程如下：

所述視覺傳感器將采集到的圖像信息傳遞給所述圖像處理計算板；

所述圖像處理計算板識別出目標的類別，并確定目標的中心位置坐標(xi，yi)，并與圖像中心坐標(xc，yc)進行比較，同時，計算獲得視覺傳感器與目標的相對距離Li；

根據像素偏差△x＝xc-xi、△y＝yc-yi、以及相對距離△L＝Lc-Li，運用PID控制得到包括橫向位置、高度位置、以及飛行速度在內的控制量；

將所述控制量輸入無人機飛行控制程序，調整無人機的位置與目標距離，并實時更新所述視覺傳感器采集的圖像信息；

所述機載攔截模塊的戰斗部為網彈、網槍、網兜、橡膠子彈中的一種或多種。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述目標指示信息包括三維坐標下的方位角、俯仰角以及距離信息；

所述地面控制站根據接到的目標指示信息實時解算出目標在大地坐標系下位置，包括經度、維度和高度。

6.根據權利要求1或5所述的系統，其特征在于，無人機平臺的空間位置通過差分GPS基準站獲取并校準，無人機平臺的飛行控制程序根據獲取校準后的空間位置自主完成導航信息；

地面控制站通過和無人機平臺之間的無線數傳鏈路，控制無人機平臺由地面待機狀態快速起飛；所述無人機平臺根據差分GPS基準站獲取并校準的空間位置及導航信息，不斷向實時解算出的大地坐標系下目標位置點飛行接近。

7.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述機載視覺導引模塊利用視覺傳感器獲得的圖像信息，檢測出圖像中的“低慢小”目標，包括目標的類別和像素點的位置；檢測方式基于深度學習的目標檢測算法，將圖片輸入到訓練好的檢測網絡模型中，通過像素級運算預測出圖片中目標的類別并確定位置；其中，目標位置通過圖片中的矩形框確定，矩形框包括中心點坐標(xi,yi)，以及矩形框寬度w，高度h四個量。