[發明專利]一種基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法及其系統

有效

• 申請號: 202010447305.2
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111709308B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 翟懿奎;張俊亮;余翠琳;王金鑫;王天雷;徐穎;甘俊英;曾軍英
• 申請（專利權）人: 未來航空科技（江門）有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06Q50/26;G01S5/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 孫浩

本發明公開了一種基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法及其系統，包括：獲取無人機身上搭載的攝像頭拍攝的海上遇險現場的圖像信息；輸入圖像信息至YOLOv3小目標檢測模型，提取候選區域；計算候選區域對應的存在遇險人員的置信度，根據置信度得到遇險人員的目標信息；根據目標信息，測量遇險人員的求救信號，獲取信號強度指示信息；根據信號強度指示信息，得到遇險人員的定位信息。通過建立YOLOv3小目標檢測模型，提高對圖像信息的處理速度和檢測遇險人員的準確率；通過信號強度指示信息和基于多無人機的巡邏算法，實現對遇險人員的實時跟蹤和定位，進一步縮小搜救范圍，提高海上救援的效率。

技術領域

本發明涉及無人機技術領域，尤其是一種基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法及其系統。

背景技術

隨著海運事業的飛速發展，水上安全事故也不斷增加。針對海上發起的求助，一般都會對海上的遇險人員進行搜救，而對于渺茫的大海而言，人類相對渺小，而且受到風浪的影響，位置也會隨時變化，幾乎無法掌握的遇險人員的位置，一旦發生險情，援救的時間變得至關重要，遇險人員的搜救將面臨著很大的挑戰。目前部分海上遇險現場已采用無人機進行搜尋和救援，但是由于海上環境復雜多變，現有的無人機檢測方法存在誤判率高、檢測時間長等問題，只能定位遇險人員當前的位置，缺乏跟蹤定位的能力。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法及其系統，以實現對海上遇險人員的高效檢測和跟蹤定位。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：

本發明的第一方面，一種基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法，包括：獲取無人機身上搭載的攝像頭拍攝的海上遇險現場的圖像信息；輸入所述圖像信息至YOLOv3小目標檢測模型，提取候選區域；計算所述候選區域對應的存在遇險人員的置信度，根據所述置信度得到遇險人員的目標信息；根據所述目標信息，測量遇險人員的求救信號，經過基于接收信號強度定位算法，獲取信號強度指示信息；根據所述信號強度指示信息，利用基于多無人機的巡邏算法，得到遇險人員的定位信息，包括：所述無人機以最大化定期測量所述信號強度指示信息的方式移動，所述信號強度指示信息進行如下的操作處理：

R_i,j(k)＝h(d_i,j(k))+v_i,j(k)

其中，R_i,j(k)是從第j個遇險人員到第i個無人機的測量所述信號強度指示信息的第k個樣本，v_i,j(k)是零相關且方差為δ²的不相關測量噪聲，h(d_i,j(k))是第j個遇險人員與第i個無人機之間的距離d_i,j(k)的遞減函數，其公式如下：

其中，R₀是在給定距離d₀處的信號強度，α是衰減系數，K為無單位常數；

第j個遇險人員位置向量u_v,j(k)進行如下的操作處理：

A_i(k)u_v,j(k)＝b_i,j(k)

其中，向量b_i,j(k)為d_i,j(k)的平方差向量，矩陣A_i(k)為第i個無人機坐標的位移矩陣；定期重復獲取所述定位信息，得到遇險人員的跟蹤定位信息；將所述跟蹤定位信息發送給搜救船隊。

上述基于無人機的海上遇險人員檢測和跟蹤方法至少具有以下的有益效果：通過建立YOLOv3小目標檢測模型，提高對圖像信息的處理速度和檢測遇險人員的準確率；通過信號強度指示信息和基于多無人機的巡邏算法，實現對遇險人員的實時跟蹤和定位，進一步縮小搜救范圍，提高海上救援的效率。