CN108829124A - 一种无人机自动捕获技术和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人机自动捕获技术，并公开相应的实现装置。具体技术包括：(1)采用电子信号干扰设备在一定范围内对目标无人机的无线电遥控造成干扰；(2)采用视觉识别定位和激光测距的方式对目标无人机进行跟踪逼近；(3)近距离弹射捕捉网对目标无人机进行捕捉；(4)采用惯性导航技术控制无人机自主返回出发地点。本发明采用视觉定位和激光测距的方式来对目标进行识别跟踪具有捕捉距离长、视野广的特点。采用自主跟踪和惯性导航技术可有效屏蔽对方的电子干扰对抗，确保捕捉过程的顺利进行。

Description

一种无人机自动捕获技术和装置

技术领域

本发明涉及一种无人机自动捕获技术和装置，具体地说是一种基于视觉跟踪定位和惯性导航技术的无人机远距离自动飞行弹网捕获技术和装置。

技术背景

近年来，无人机在民用方面的应用越来越多，各国在无人机的民用方面逐渐开放。无人机已经广泛应用于公共安全、应急搜救、农林、环保、交通、通信、气象、航拍、监控、运输等多个领域。然而这也为不法分子提供了一个很好的犯罪工具，由于无人机在空中具有极高的飞行自由度和灵活性，目前国内外缺乏一种简单便捷、且对无人机本身不造成大范围损坏的捕获设备。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种无人机自动捕获技术并公开其实现装置。该装置采用电子干扰设备对目标无人机造成信号干扰，使其处于失控状态。同时放飞一架自主导航的无人机对目标无人机进行跟踪逼近，近距离弹射出捕捉网将目标捕捉后，携带目标无人机自动返航。本发明装置可以实现对目标无人机的远距离捕获，同时确保目标无人机最大限度的不受损坏。

本技术主要包含如下部分：

a)遥控无人机对目标进行视觉识别和定位；b)对目标无人机所在区域进行电子信号干扰；c)采用视觉定位和激光测距的方式进行自主导航对目标进行跟踪逼近；d)近距离弹出捕网对目标无人机进行捕捉；e)采用惯性导航技术和手动遥控相结合的方式控制无人机返航；

其中步骤a)具体为：

1)遥控无人机上升到某一高度使得目标进入机载相机的视野范围内；

2)人工辅助定位确定相机视野中的目标，即通过人工设定当前拍摄视野中的ROI区域，辅助视觉模块定位识别目标无人机。

步骤b)具体为：

1)采用电子干扰设备对目标无人机所在区域进行宽频段的单子信号干扰，使得目标无人机处于失控状态；

2)目标无人机失控后，若处于悬停或匀速运动状态则可进行下一步的捕捉过程，若直接坠落则捕捉过程失败。

步骤c)具体为：

1)人工遥控无人机飞行到某一高度，使得目标进入到机载相机拍摄的视野中，人工选择该目标，辅助机器视觉初步对目标进行定位和确认；

2)无人机自主升空，并调整角度，使得目标处于相机视野的中心，略微向四周调整角度，直到激光传感器返回稳定的距离数据为止；

3)结合相机拍摄的二维平面信息和激光传感器返回的距离信息对无人机进行导航，控制无人机向目标跟踪逼近；

步骤d)具体为：

1)当无人机离目标到达一定距离范围内时(与捕捉网的性能相关)，维持与目标的距离不变；

2)弹射出捕捉网，等待一段固定时间后，无人机开始返航。

步骤e)具体为：

1)从无人机开始升空之前标定初始位置，在空中的飞行过程中，实时通过惯性导航测算自身的位置坐标；

2)在无人机的返航过程中，考虑到己方电子干扰未能及时撤除或者对方发出电子干扰对抗，无人机采用惯性导航的方式向初始位置返航；

3)由于惯性导航的精度误差制约，在无人机的返航过程中，己方的电子干扰要及时关闭，并不断尝试人工操控切换，确保无人机能平稳着陆。

本发明实施例提供一种无人机自动捕获装置，所述装置包括：

无人机本体，需具备远距离负重飞行的能力，自动导航和手动遥控可自由切换。

地面遥控设备，对无人机进行遥控，并对机载相机拍摄返回的图像进行人工标注，辅助机载视觉设备对目标进行初步的特征提取和识别定位。

电子信号干扰设备，对一定区域实行宽频段的电子信号干扰，使得目标无人机处于失控状态。

视觉模块，用于对目标无人机进行实时的视觉识别和跟踪定位；

激光测距模块，返回离目标的实时距离，协助无人机向目标进行精确地逼近。

惯性导航模块，对无人机的自身位置进行实时推算，由于惯性导航无需接受外界的信号输入，可有效避免外界信号干扰产生的影响。

捕网弹射模块，在距离目标一定范围时，弹射出捕网，对目标进行捕捉。

本发明具有以下效果及优点：

1.采用人工辅助选择目标的视觉定位跟踪模式，具备视野广，成功率高，能够在远距离准确的对目标物进行识别确定。采用激光测距传感器可确保远距离(几公里外)精确地距离测量。视觉采集获取的二维数据与激光距离数据相结合组成的三维信息可实现对无人机的精确制导。

2.通过激光制导的方式，无人机在距离目标一定范围时保持与其相对同步运动，同时弹射出捕网，一方面可确保捕捉过程的成功率，另一方面可最大限度减少目标无人机的损伤。

3.在无人机返航过程中采用惯性导航技术可有效屏蔽己方的电子信号干扰和对方的电子信号干扰对抗，在返航过程中，不断尝试手动遥控切换可有效解决惯性导航的精度误差问题(飞行距离越长，误差积累越大)，确保无人机能够平稳返航。

附图说明

图1为本发明的无人机捕获装置整体结构图；

图2为本发明中捕获过程的执行流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图1是本发明实施例提供的无人机自动捕获装置整体结构图，具体包含无人机本体、地面遥控设备、电子信号干扰设备、视觉模块、激光测距模块、惯性导航模块和捕网弹射模块。

请参阅附图2，是本发明实施例提供的无人机远距离自动捕获技术流程示意图，主要包含步骤S01、S02、S03、S04和S05，具体地：

S01：人工遥控无人机升空到某一位置，使得目标无人机进入到机载相机的视野中，人工根据相机拍摄的图像确定目标无人机所在的区域(设定ROI区域)，使得视觉***对目标无人机进行初始的定位和特征分析。

S02：启动电子干扰设备，无人机自主上升并调整姿态使得目标处于视野的中心位置，同时激光传感器获取到稳定的距离数据后，无人机向目标进行跟踪逼近，在距离目标一定范围时，弹射出捕网，等待一段时间后，自动返航。

S03：无人机在返航过程中，采用惯性导航技术进行导航，同时地面端解除电子干扰，并不断尝试手动遥控切换，直到无人机平稳落地为止。

以上对本发明实施例提供的一种无人机自动捕获技术和装置进行了详细介绍，本装置能够在远距离实现对目标无人机的有效捕获，并确保目标无人机最大限度不受损伤。

以上实施的说明只是用于帮助理解本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本发明说明书不应该理解为对本发明的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种无人机自动技术，其特征在于：

a)遥控无人机对目标进行视觉识别和定位；

b)对目标无人机所在区域进行电子信号干扰；

c)采用视觉定位和激光测距的方式进行自主导航对目标进行跟踪逼近；

d)近距离弹出捕网对目标无人机进行捕捉；

e)采用惯性导航技术和手动遥控相结合的方式控制无人机返航；

其中步骤a)具体为：

1)遥控无人机上升到某一高度使得目标无人机机载相机的视野范围内；

2)人工辅助定位确定相机视野中的目标，即通过人工设定当前拍摄视野中的ROI区域，辅助视觉模块定位识别目标无人机。

步骤b)具体为：

1)采用电子干扰设备对目标无人机所在区域进行宽频段的单子信号干扰，使得目标无人机处于失控状态；

2)目标无人机失控后，若处于悬停或匀速运动状态则可进行下一步的捕捉过程，若直接坠落则捕捉过程失败。

步骤c)具体为：

1)人工遥控无人机飞行到某一高度，使得目标进入到机载相机拍摄的视野中，人工选择该目标，辅助机器视觉初步对目标进行定位和确认；

2)无人机自主升空，并不断调整角度，使得目标处于相机视野的中心，略微向四周调整角度，直到激光传感器返回稳定的距离数据为止；

3)结合相机拍摄的二维平面信息和激光传感器返回的距离信息对无人机进行导航，控制无人机向目标跟踪逼近；

步骤d)具体为：

1)当无人机离目标到达一定距离范围内时(与捕捉网的性能相关)，维持与目标的距离不变；

2)弹射出捕捉网，等待一段固定时间后，无人机开始返航。

步骤e)具体为：

1)从无人机开始升空之前标定初始位置，在空中的飞行过程中，实时通过惯性导航测算自身的位置坐标；

2)在无人机的返航过程中，考虑到己方电子干扰未能及时撤除或者是对方的电子干扰对抗，无人机采用惯性导航的方式向初始位置返航；

3)由于惯性导航的精度误差制约，在无人机的返航过程中，己方的电子干扰要及时关闭，并不断尝试人工操控切换，确保无人机能平稳着陆。

2.如权利1所述的方法，其特征在于采用宽频电子信号干扰技术，对目标无人机所在区域造成电子干扰，使目标无人机处于失控状态。

3.如权利1所述的方法，其特征在于，采用视觉定位技术对目标无人机进行实时的识别和定位，并结合激光测距传感器返回的距离信息实现跟踪导航，向目标无人机平稳逼近，距离目标一定范围时，弹射出捕捉网对目标实行捕捉。

4.如权利1所述的方法，其特征在于，在无人机返航过程中采用惯性导航技术进行自主导航控制，可避免己方的电子信息干扰和对方的电子信息干扰对抗产生的影响，同时在返航过程中，地面端不断地尝试手动遥控切换，确保无人机能够平稳的返航着陆。

5.一种无人机自动捕获装置，其特征在于，所述装置包括：

无人机本体，需具备远距离负重飞行的能力，自动导航和手动遥控可自由切换。

地面遥控设备，对无人机进行遥控，并对机载相机拍摄返回的图像进行人工标注，辅助机载视觉设备对目标进行初步的特征提取和识别定位。

电子信号干扰设备，对一定区域实行宽频段的电子信号干扰，使得目标无人机处于失控状态。

视觉模块，用于对目标无人机进行实时的视觉识别和跟踪定位；

激光测距模块，返回离目标的实时距离，协助无人机向目标进行精确地逼近。

惯性导航模块，对无人机的自身位置进行实时推算，由于惯性导航无需接受外界的信号输入，可有效避免外界的信号干扰产生的影响。

捕网弹射模块，在距离目标一定范围时，弹射出捕网，对目标进行捕捉。