CN110267004B - 一种小型无人机探测监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型无人机探测监控***,属于无人机探测技术领域,解决了现有探测监测装置实现对低空、小型无人机进行探测监控和跟踪的问题。该探测监控***包括全景凝视单元、光电跟踪单元和图像综合处理电子箱,图像综合处理电子箱通过有线或无线的方式与全景凝视单元、光电跟踪单元连接;全景凝视单元用于获取全景图像,并能够将全景图像传输至图像综合处理电子箱;图像综合处理电子箱用于从全景图像中识别提取出目标图像,并能够将目标图像传输至光电跟踪单元;光电跟踪单元能够根据目标图像提取结果锁定并跟踪目标。本发明的探测监控***能够对低空、小型无人机进行探测监控和跟踪,探测结果可靠性高,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及无人机探测技术领域,尤其涉及一种小型无人机探测监控***。
背景技术
全景图像能够让人方便地获得全方位的信息,获得周围整个场景的信息将有助于交流与沟通。在商业应用方面,一些周视图像拼接技术已经转化为实用产品和服务。Apple公司早在1995年就设计了基于摄像机旋转的方式采集和创建周视图像,并用于其虚拟现实和图像拼接软件Quick Time VR之中,用户能够通过互联网在线查看相应的周视图像。在军事方面,美国Northrop Grumman公司在1999年就提出了DAIRS(Distributed Aperture IRSensor Systems)分布式红外传感器***,可用于无人驾驶飞机等平台。该***通过六个红外传感器提供4π的球面覆盖并提供全方位的感知能力,即使夜间也可以良好工作。随着科技发展与进步,出现了采用红外、可见光、激光等组合式探测方式的跟踪监控***,利用组合式探测与多波段方式,在比较复杂环境下提取更多探测目标物体的信息,对目标物体动态有了更加准确的判断,整体提高了探测、跟踪的精度。
随着无人机技术的迅速发展,高空、高速、隐身、长航时无人机,高超声速无人作战飞机以及微型无人机在战争中扮演着越来越重要的角色,对原有的国家防空体系构成了极大挑战,尤其是近些年迅速发展的小型无人机,对国家和人民的空间安全构成了极大的威胁。
现阶段结合全景成像与多波段探测装置对小型无人机进行探测监控的***很少,大部分只是采用单方面的技术来对小型无人机进行探测,无法实现对低空、小型无人机进行探测监控和跟踪。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种小型无人机探测监控***,用以解决现有探测监测装置实现对低空、小型无人机进行探测监控和跟踪的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
一种小型无人机探测监控***,包括全景凝视单元、光电跟踪单元和图像综合处理电子箱,图像综合处理电子箱通过有线或无线的方式与全景凝视单元、光电跟踪单元连接;全景凝视单元用于获取全景图像,并能够将全景图像传输至图像综合处理电子箱;图像综合处理电子箱用于从全景图像中识别提取出目标图像,并能够将目标图像传输至光电跟踪单元;光电跟踪单元能够根据目标图像提取结果锁定并跟踪目标。
进一步地,全景凝视单元包括全景凝视装置,全景凝视装置的外周壁均匀设有多个图像获取装置。
进一步地,图像获取装置为阵列相机,阵列相机的数量为9-13个。
进一步地,全景凝视装置的顶部设有用于安装光电跟踪单元的安装接口,光电跟踪单元通过安装接口与全景凝视装置固定连接。
进一步地,每台阵列相机均设有独立的计算机板,每个计算机板能够独立完成目标监测处理计算,并分别将监测结果传输至图像综合处理电子箱。
进一步地,光电跟踪单元包括跟踪组件和固定支架,跟踪组件包括可见光探测像机、高分辨红外探测像机和激光测距机;固定支架为U形结构,跟踪组件能够在固定支架的U形空间内旋转。
进一步地,固定支架的上部设有能够使跟踪组件在竖直方向上进行180°自由旋转的俯仰控制电机;固定支架的下端能够使固定支架水平360°自由旋转的方位控制电机。
进一步地,全景凝视装置通过转接板固定于调平支架上。
进一步地,调平支架设有水平气泡仪。
进一步地,阵列相机为高分辨率高帧频的可见光摄像机。
与现有技术相比,本发明至少具有如下有益效果之一:
a)本发明提供的小型无人机探测监控***,通过设置全景凝视单元、光电跟踪单元、图像综合处理电子箱,综合相机阵列的全景成像技术、多波段探测技术和激光测距技术,能够在可见光和红外波段对小型无人机等低空慢速小目标进行近距离防控,且无探测盲区,工作可靠性高。
b)本发明提供的小型无人机探测监控***,全景凝视单元设置的每台阵列相机内部有均设置独立的计算机板,能够独立完成目标监测处理计算,将监测结果传输到图像综合处理电子箱,由图像综合处理电子箱进行集中处理,大运算量的监测过程分散至多个子计算机板中,图像综合处理电子箱仅对监测结果进行处理,减小了图像综合处理电子箱的负荷,并且上述分散监测集中处理的结构,使已有的多种监测算法可以直接应用,增大了全景凝视单元的应用范围。
c)本发明提供的小型无人机探测监控***,可作为其他目标拦截装置的“电子眼”,指导目标拦截装置进行目标打击和拦截操作,具有广泛的应用前景,尤其对保障国家和人民的空间安全具有重要意义。
本发明中,上述各技术方案之间还可以相互组合,以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分优点可从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件。
图1为实施例中小型无人机探测监控***的结构示意图;
图2为实施例中全景凝视单元的结构示意图;
图3为实施例中全景凝视单元视场拼接覆盖示意图;
图4为实施例中全光电跟踪单元的结构示意图;
附图标记:
1-全景凝视单元;2-光电跟踪单元;3-图像综合处理电子箱;4-全景凝视装置;5-转接板;6-调平支架;7-阵列相机;8-镜头;9-视场重叠区域;10-可见光探测像机;11-高分辨红外探测像机;12-激光发射端口;13-激光接收端口;14-俯仰控制电机;15-方位控制电机。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理,并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例,公开了一种小型无人机探测监控***,如图1所示,包括全景凝视单元1、光电跟踪单元2、图像综合处理电子箱3,图像综合处理电子箱3通过有线或无线的方式与全景凝视单元1、光电跟踪单元2连接。其中,全景凝视单元1用于获取全景图像,并能够将全景图像传输至图像综合处理电子箱3,图像综合处理电子箱3能够对全景图像信息进行目标检测处理,在全景图像中提取出目标图像,并向光电跟踪单元2发送目标图像提取结果,光电跟踪单元2根据目标图像提取结果锁定目标并跟踪目标。
如图2所示,全景凝视单元1包括全景凝视装置4和调平支架6,全景凝视装置4的顶部设有用于安装光电跟踪单元2的安装接口,光电跟踪单元2通过安装接口固定于全景凝视装置4上。全景凝视装置4通过转接板5固定于调平支架6上,全景凝视装置4的外周壁均匀设有多个图像获取装置,优选的,图像获取装置为阵列相机7,阵列相机配有镜头8,优选的,阵列相机7的数量为9-13个。示例性的,阵列相机7为高分辨率高帧频的可见光摄像机,示例性的,全景凝视单元采用高分辨率高帧频的11部可见光摄像机组成,11部可见光摄像机均匀设置于全景凝视装置4的外周壁,11部可见光摄像机视场经过合理布局、校正后,拼接覆盖水平360°范围的空间区域,并且每相邻两个相机会有部分视场重叠区域9,如图3所示,此结构的全景凝视单元1能够对探测范围内的目标小型无人机进行探测和监控,无监测盲区,具有高工作可靠性,是现有探测装置不能实现的。
为了提升目标图像的处理速度,每台阵列相机7内部均设置独立的计算机板,每个计算机板能够独立完成目标监测处理计算,即能够独立对获取的图像信息进行处理,并分别将监测结果传输至图像综合处理电子箱3,由图像综合处理电子箱3进行集中处理,通过这样的处理结构,大运算量的监测过程分散至多个子计算机板中,图像综合处理电子箱3仅对监测结果进行处理,减小了图像综合处理电子箱3的负荷。同时这种分散监测集中处理的结构,使已有的多种监测算法可以直接应用,增大了全景凝视单元1的应用范围。
如图4所示,光电跟踪单元包括跟踪组件和固定支架,其中,跟踪组件包括可见光探测像机10、高分辨红外探测像机11、激光测距机以及激光发射端口12、激光接收端口13,激光测距机发出的激光经激光发射端口12发出,激光回波经激光接收端口13回收,实现对目标无人机进行测距;固定支架整体为U形结构,跟踪组件能够在固定支架的U形空间内旋转,固定支架的下端与方位控制电机15的输出轴连接,方位控制电机15控制固定支架水平360°自由旋转;固定支架的上部U形开口处设有俯仰控制电机14,俯仰控制电机14的输出轴与U形固定支架的侧壁垂直,并且与跟踪组件固定连接,跟踪组件能够通过俯仰控制电机14在竖直方向上进行180°自由旋转。因此,此结构的光电跟踪单元2,通过俯仰控制电机14和方位控制电机15进行俯仰角调整及自由旋转,在可见光和红外波段范围内对小型无人机目标进行识别、监测与跟踪,完成水平360°区域的告警、监视与目标识别,操作灵活方便。
本实施例中,图像综合处理电子箱3用于放置数据采集、图像处理、目标检测、数据通讯、二次电源等电路板和电气部件。通过连接器、线缆与探测监控***连接,完成图像拼接、图像精准跟踪、目标形态检测与距离测算等数据处理工作。图像综合处理电子箱3可根据需要设计视频输出接口,将图像处理结果输出至指定的显示终端,供操作者观察。
本实施例中,调平支架6设有水平气泡仪,优选地,调平支架6优选为三脚架,使用时,调节三脚架,当水平气泡仪的气泡处于中心平衡位置时,全景凝视单元1位于水平。
本实施例中,监控***设有控制器和电源,电源为探测监控***供电,控制器用于控制俯仰控制电机14和方位控制电机15的转速、转向,可以预先设定俯仰控制电机14和方位控制电机15的转速、转向,提升了探测监测***的自动化。
本实施例中,图像综合处理电子箱3与全景凝视单元1、光电跟踪单元2、显示终端连接,连接方式可以采用有线连接或无线连接的方式。
实施时,监控***加电,全景凝视单元1对进入探测范围的小型无人机等低空慢速小目标进行监视预警,全景凝视单元2采集的全景图像实时发送至综合处理电子箱3进行图像处理,并将图像信息实时输出至选配的显示终端。当有目标进入监视视场时,图像综合处理电子箱3对全景图像信息进行目标检测处理,在全景图像中提取出目标,并向光电跟踪单元2发送目标提取结果,光电跟踪单元2根据目标提取结果锁定目标并跟踪目标,锁定目标后,光电跟踪单元2内部的激光测距机对目标进行实时测距,激光经激光发射端口12发出,激光回波经激光接收端口13回收,获取目标距离信息。整个目标监视、目标检测、目标跟踪过程在显示终端实时进行显示,供操作者观察。
与现有技术相比,本实施例提供的小型无人机探测监控***,设置全景凝视单元1、光电跟踪单元2、图像综合处理电子箱3,综合相机阵列的全景成像技术、多波段探测技术和激光测距技术,能够在可见光和红外波段对小型无人机等低空慢速小目标进行近距离防控,也可作为其他目标拦截装置的“电子眼”,指导目标拦截装置进行目标打击和拦截操作。全景凝视单元1设置的每台阵列相机7内部有均设置独立的计算机板,能够独立完成目标监测处理计算,将监测结果传输到图像综合处理电子箱3,由图像综合处理电子箱3进行集中处理,大运算量的监测过程分散至多个子计算机板中,图像综合处理电子箱3仅对监测结果进行处理,减小了图像综合处理电子箱3的负荷,并且上述分散监测集中处理的结构,使已有的多种监测算法可以直接应用,增大了全景凝视单元1的应用范围。综上,本发明的探测监控***具有广泛的应用前景,尤其对保障国家和人民的空间安全具有重要意义。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种小型无人机探测监控***,其特征在于,包括全景凝视单元(1)、光电跟踪单元(2)和图像综合处理电子箱(3),所述图像综合处理电子箱(3)通过有线或无线的方式与全景凝视单元(1)、光电跟踪单元(2)连接;
所述全景凝视单元(1)用于获取全景图像,并能够将全景图像传输至图像综合处理电子箱(3);
所述图像综合处理电子箱(3)用于从全景图像中识别提取出目标图像,并能够将目标图像传输至所述光电跟踪单元(2);
所述光电跟踪单元(2)能够根据目标图像提取结果锁定并跟踪目标;
所述光电跟踪单元(2)包括跟踪组件和固定支架,所述跟踪组件包括可见光探测像机(10)、高分辨红外探测像机(11)和激光测距机;
所述固定支架为U形结构,所述跟踪组件能够在固定支架的U形空间内旋转;
固定支架的下端与方位控制电机(15)的输出轴连接;固定支架的上部U形开口处设有俯仰控制电机(14),俯仰控制电机(14)的输出轴与U形固定支架的侧壁垂直,并且与跟踪组件固定连接;
所述固定支架的上部设有能够使跟踪组件在竖直方向上进行180°自由旋转的俯仰控制电机(14);
所述固定支架的下端设有 能够使固定支架水平360°自由旋转的方位控制电机(15);
所述全景凝视单元(1)包括全景凝视装置(4),所述全景凝视装置(4)的外周壁均匀设有多个图像获取装置;所述图像获取装置为阵列相机(7),每台所述阵列相机(7)均设有独立的计算机板(5),每个所述计算机板(5)能够独立完成目标监测处理计算,并分别将监测结果传输至图像综合处理电子箱(3);
所述阵列相机(7)为高分辨率高帧频的可见光摄像机,可见光摄像机视场拼接覆盖水平360°范围的空间区域。
2.根据权利要求1所述的小型无人机探测监控***,其特征在于,所述阵列相机(7)的数量为9-13个。
3.根据权利要求1所述的小型无人机探测监控***,其特征在于,所述全景凝视装置(4)的顶部设有用于安装光电跟踪单元(2)的安装接口,所述光电跟踪单元(2)通过安装接口与所述全景凝视装置(4)固定连接。
4.根据权利要求1所述的小型无人机探测监控***,其特征在于,所述全景凝视装置(4)通过转接板(5)固定于调平支架(6)上。
5.根据权利要求4所述的小型无人机探测监控***,其特征在于,所述调平支架(6)设有水平气泡仪。
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