CN108227749A - 无人机及其追踪*** - Google Patents

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田瑜
江文彦
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12—Target-seeking control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement

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Abstract

本发明公开了一种无人机及其追踪***，无人机的追踪***包括：定位***，用于获取被追踪物体的实时位置；视觉识别***，用于获取所述被追踪物体相对于无人机的实时相对位置；飞行平台，用于根据所述实时位置及所述实时相对位置计算所述被追踪物体相对于所述无人机的最终相对位置，并根据所述最终相对位置生成控制指令，控制所述无人机朝向所述被追踪物体飞行以进行追踪。本发明融合了信标卫星定位和视觉识别定位，从而提高了定位精度，进而提高了对被追踪物体的追踪精度，并且实现了即使被追踪物体被遮挡后依然能够获取被追踪物体的定位信息，保证被追踪物体在室内等无卫星定位信号的地方时也不会被丢失，从而极大地提升了无人机的追踪性能。

Description

无人机及其追踪***
技术领域
本发明涉及一种无人机技术领域，特别是涉及一种无人机及其追踪***。
背景技术
近些年，无人机***由于其灵活便携和空间机动性强等特点，逐步在测绘、搜救、房地产和农业等领域得以越来越广泛地应用，更是作为航拍或娱乐型无人机广受消费者喜爱。人们更多的使用无人机去跟拍一些运动中的物体，或者让无人机本身在运动的过程中拍摄一些物体。而运动过程中的拍摄需要人们对无人机或者云台进行精准的控制才能追踪到物体，甚至需要两个或者两个以上的人员才能完成这一操作。如果无人机能够自主完成在运动中对一些运动的物体的追踪，那么将会扩展无人机的用途。
目前无人机的追踪***存在各种各样的问题，例如受限于定位精度导致追踪精度不高，以及一旦被追踪物体被遮挡而无法找到被追踪物体的位置，导致被追踪物体将会丢失并且很难再次找到被追踪物体，即比较容易丢失被追踪物体。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中受限于定位精度导致追踪精度不高并且比较容易丢失被追踪物体的缺陷，提供一种无人机及其追踪***。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种无人机的追踪***，包括：
定位***，用于获取被追踪物体的实时位置；
视觉识别***，用于获取所述被追踪物体相对于无人机的实时相对位置；
飞行平台，用于根据所述实时位置及所述实时相对位置计算所述被追踪物体相对于所述无人机的最终相对位置，并根据所述最终相对位置生成控制指令，控制所述无人机朝向所述被追踪物体飞行以进行追踪。
较佳地，所述定位***包括第一卫星定位***及卫星定位信标，所述卫星定位信标用于设置于所述被追踪物体上，所述第一卫星定位***用于通过所述卫星定位信标获取所述被追踪物体的实时位置。
较佳地，所述第一卫星定位***包括GPS(全球定位***)定位***、北斗卫星定位***以及GLONASS(格洛纳斯)卫星定位***中的至少一种。
较佳地，所述定位***还用于获取所述被追踪物体的移动速度。
较佳地，所述定位***包括位置传感器及速度传感器，所述位置传感器用于获取所述被追踪物体的实时位置，所述速度传感器用于获取所述被追踪物体的移动速度。
较佳地，所述视觉识别***包括：
图像获取单元，用于获取所述被追踪物体的图像；
图像识别单元，用于从所述图像中识别出所述被追踪物体；
图像处理单元，用于根据所述图像获取所述被追踪物体相对于所述无人机的实时相对位置。
较佳地，所述图像获取单元包括可见光摄像头、红外摄像头以及灰度摄像头中的至少一种。
较佳地，所述飞行平台包括：
计算单元，用于计算所述最终相对位置；
飞行控制单元，用于生成所述控制指令以控制所述无人机的飞行路径。
较佳地，所述飞行路径包括飞行姿态、飞行速度以及飞行位置中的至少一种。
较佳地，所述飞行平台还包括固定翼、旋翼机和直升机中的至少一种。
较佳地，所述飞行平台用于控制所述无人机跟随所述被追踪物体和/或瞄准所述被追踪物体以进行拍摄。
较佳地，所述飞行平台还包括一用于实时定位的第二卫星定位***。
本发明的目的在于还提供了一种无人机，其特点在于，其包括上述的无人机的追踪***。
本发明的积极进步效果在于：本发明融合了信标卫星定位和视觉识别定位，从而提高了定位精度，进而提高了对被追踪物体的追踪精度，并且实现了即使被追踪物体被遮挡后依然能够获取被追踪物体的定位信息，保证被追踪物体在室内等无卫星定位信号的地方时也不会被丢失，从而极大地提升了无人机的追踪性能。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的无人机的追踪***的模块示意图；
图2为本发明的较佳实施例的无人机的追踪***在实际追踪时的工作示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示，本实施例的无人机的追踪***包括定位***1、视觉识别***2以及飞行平台3，其中，所述定位***1能够获取被追踪物体的实时位置，所述视觉识别***2会获取所述被追踪物体相对于无人机的实时相对位置，所述飞行平台3则根据所述实时位置及所述实时相对位置计算所述被追踪物体相对于所述无人机的最终相对位置，并根据所述最终相对位置生成控制指令，控制所述无人机朝向所述被追踪物体飞行以进行追踪。
在本发明中，所述定位***1可具体包括第一卫星定位***11及卫星定位信标12，所述第一卫星定位***11主要包括GPS定位***、北斗卫星定位***以及GLONASS卫星定位***等定位***，所述卫星定位信标12在具体应用时可以设置于被追踪物体上，卫星定位信标12包含一个卫星定位***接收器，从而能够通过第一卫星定位***获知自己的绝对位置信息(优选为三维位置)以及移动速度信息，这样，所述第一卫星定位***就可以通过卫星定位信标获取被追踪物体的实时位置以及移动速度。
在本发明中，优选地，所述定位***还可以包括位置传感器及速度传感器，从而可通过所述位置传感器获取所述被追踪物体的实时位置，以及通过所述速度传感器获取所述被追踪物体的移动速度，具体传感器可包括气压计、地磁传感器、IMU(惯性测量装置)传感器等，利用这些传感器检测的数据可以计算出被追踪物体的绝对位置信息以及运动速度信息。
所述视觉识别***2则可以包括图像获取单元21、图像识别单元22以及图像处理单元23，所述图像获取单元21用于获取所述被追踪物体的图像，图像获取单元具体可包括可见光摄像头、红外摄像头以及灰度摄像头中的至少一种，从而可以实现对被追踪物体的实时拍摄，以获取被追踪物体的图像；所述图像识别单元22则会从所述图像中识别出所述被追踪物体，所述图像处理单元23则根据所述图像获取所述被追踪物体相对于所述无人机的实时相对位置(具体可为三维位置信息)；
所述飞行平台3则可以包括计算单元31以及飞行控制单元32，所述计算单元31会对所述被追踪物体的实时位置以及所述实时相对位置进行融合计算，以得到所述被追踪物体相对于所述无人机的最终相对位置，具体的计算单元31可以包括高性能计算平台，从而可在高性能计算平台中进行相应计算；所述飞行控制单元32则会根据所述最终相对位置生成控制指令，从而控制所述无人机的飞行路径，包括飞行姿态、飞行速度(包括大小和方向)以及飞行位置等，即控制所述无人机朝向所述被追踪物体飞行以进行追踪；
所述飞行平台还可以包括固定翼、旋翼机、直升机或者由固定翼和旋翼机组成的垂直起降固定翼等，在本发明中，无人机的追踪行为具体可包括：无人机跟随所述被追踪物体，或者使用无人机上的云台***瞄准所述被追踪物体，执行拍摄或其他任务等。
优选地，所述飞行平台3中可以包括一用于实时定位的第二卫星定位***33，所述第二卫星定位***33也可以为GPS定位***、北斗卫星定位***或GLONASS卫星定位***。
图2示出了利用本发明的无人机的追踪***在实际追踪时的工作示意图，其中被追踪物体即为骑着赛车的人，在其身上放置有卫星定位信标12，所述定位***即可以根据卫星定位信标12来获取被追踪物体的实时位置；另外，视觉识别***2具体设置在无人机的飞行平台3上，利用所述视觉识别***即可以获取被追踪物体图像，然后从图像中识别出被追踪物体，并根据图像获取被追踪物体相对于无人机的实时相对位置，而飞行平台3则可以根据被追踪物体的实时位置以及实时相对位置来计算出被追踪物体相对于无人机的最终相对位置，并可以在显示器(具体可为电脑等的显示器)上进行实时显示，并可以根据最终相对位置来控制无人机进行相应飞行，以实现无人机对骑着赛车的人的实时追踪。
本发明还提供了一种无人机，其包括本实施例所述的无人机的追踪***；所述无人机包括云台、舵机以及控制器，其中，所述追踪***的飞行平台具体可设置在无人机的云台上，所述追踪***的定位***及视觉识别***可设置在无人机的控制器中，这样，整个追踪***就完全设置于无人机的具体结构部件中，所述无人机的控制器则可以包括具体的计算机***，通过计算机***的运行来执行相应的追踪操作。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机的追踪***，其特征在于，包括：
定位***，用于获取被追踪物体的实时位置；
视觉识别***，用于获取所述被追踪物体相对于无人机的实时相对位置；
飞行平台，用于根据所述实时位置及所述实时相对位置计算所述被追踪物体相对于所述无人机的最终相对位置，并根据所述最终相对位置生成控制指令，控制所述无人机朝向所述被追踪物体飞行以进行追踪。
2.如权利要求1所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述定位***包括第一卫星定位***及卫星定位信标，所述卫星定位信标用于设置于所述被追踪物体上，所述第一卫星定位***用于通过所述卫星定位信标获取所述被追踪物体的实时位置；和/或，
所述定位***还用于获取所述被追踪物体的移动速度。
3.如权利要求2所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述第一卫星定位***包括GPS定位***、北斗卫星定位***以及GLONASS卫星定位***中的至少一种。
4.如权利要求2所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述定位***包括位置传感器及速度传感器，所述位置传感器用于获取所述被追踪物体的实时位置，所述速度传感器用于获取所述被追踪物体的移动速度。
5.如权利要求1所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述视觉识别***包括：
图像获取单元，用于获取所述被追踪物体的图像；
图像识别单元，用于从所述图像中识别出所述被追踪物体；
图像处理单元，用于根据所述图像获取所述被追踪物体相对于所述无人机的实时相对位置。
6.如权利要求5所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述图像获取单元包括可见光摄像头、红外摄像头以及灰度摄像头中的至少一种。
7.如权利要求1所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述飞行平台包括：
计算单元，用于计算所述最终相对位置；
飞行控制单元，用于生成所述控制指令以控制所述无人机的飞行路径。
8.如权利要求7所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述飞行路径包括飞行姿态、飞行速度以及飞行位置中的至少一种；和/或；
所述飞行平台还包括固定翼、旋翼机和直升机中的至少一种。
9.如权利要求1所述的无人机的追踪***，其特征在于，所述飞行平台用于控制所述无人机跟随所述被追踪物体和/或瞄准所述被追踪物体以进行拍摄；和/或，
所述飞行平台还包括一用于实时定位的第二卫星定位***。
10.一种无人机，其特征在于，其包括如权利要求1-9中任意一项所述的无人机的追踪***。
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