CN111076612A - 一种智能化无人车巷战武器站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化无人车巷战武器站，设置在无人车上，包括光电观瞄单元、图像处理单元、综合控制单元、武器单元、显控单元，光电观瞄单元用于采集目标及背景的图像信息并输出；图像处理单元用于将采集的图像信息进行检测识别后输出并反馈检测识别结果；综合控制单元用于接收图像信息及控制指令，并根据图像信息的检测识别结果以及控制指令输出控制信号；武器单元用于接收控制信号并对目标进行打击；显控单元用于对图像信息进行显示，以及输入控制指令。本发明减轻了操作员的工作量并降低了漏检率，同时由于操作员的操控通过无线通信实现控制，提升了用户体验，降低了操作员的危险性。

Description

一种智能化无人车巷战武器站

技术领域

本发明涉及军工设备领域，具体涉及一种智能化无人车巷战武器站。

背景技术

当前巷战中，主要由参加反恐防暴的执行人员驾驶车辆进入指定区域，利用武器站光电观瞄单元进行人力控制、搜索目标，在搜索到目标后，进行手动或自动瞄准，对确认的目标进行打击。

上述光电观瞄单元不具备目标自动识别功能，需要靠人力搜索目标，城市环境背景复杂，搜索目标工作量大，且人员疲劳易造成对目标的漏检。同时由于当前城市作战已具备多维、多样、多环等特征，参加反恐防暴的工作人员面临极大危险。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种智能化无人车巷战武器站，减轻了操作员的工作量并降低了漏检率，降低了操作员的危险性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种智能化无人车巷战武器站，设置在无人车上，包括光电观瞄单元、图像处理单元、综合控制单元、武器单元、显控单元，

所述光电观瞄单元与所述综合控制单元信号连接，用于采集目标及背景的图像信息并输出；

所述图像处理单元与所述综合控制单元、所述显控单元分别信号连接，用于将采集的图像信息进行检测识别后输出并反馈检测识别结果；

所述综合控制单元与所述光电观瞄单元、所述显控单元、所述图像处理单元、所述武器单元分别连接，用于接收图像信息及控制指令，并根据图像信息的检测识别结果以及控制指令输出控制信号；

所述武器单元与所述综合控制单元信号连接，用于接收控制信号并对目标进行打击；

所述显控单元与所述综合控制单元、所述图像处理单元分别信号连接，用于对图像信息进行显示，以及输入控制指令。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述光电观瞄单元包括光学单机、光电转台，所述光学单机固定安装在所述光电转台上、并可随所述光电转台旋转；所述光学单机包括图像传感器、激光测距仪、光纤陀螺、传感器控制模块，所述图像传感器的视频输出端通过光纤与所述综合控制单元连接，所述图像传感器的控制输入端、所述激光测距仪的控制输入端分别与所述传感器控制模块的输出端信号连接，所述传感器控制模块的输入端与所述综合控制单元信号连接，所述激光测距仪的信号输出端、所述光纤陀螺的信号输出端分别与所述综合控制单元信号连接。

进一步，所述光电转台包括驱动器、电机、测角模块，所述驱动器、所述电机固定安装在所述光电转台的固定部分，所述电机的转子与所述光电转台的转动部分固定连接，所述测角模块设置在所述光电转台的转动部分上；所述驱动器的输入端与所述综合控制单元信号连接，所述驱动器的输出端连接所述电机的控制信号输入端，所述测角模块的输出端与所述综合控制单元信号连接。

进一步，所述综合控制单元包括光纤接收模块、录像传输模块、综合控制模块、射击控制模块，所述光纤接收模块的输入端与所述光电观瞄单元通过光纤连接，所述光纤接收模块的输出端与所述图像处理单元输入端、所述录像传输模块的输入端分别信号连接，所述光纤接收模块用于接收图像信息的光信号并输出为电信号；所述录像传输模块的输出端与所述显控单元信号连接，所述录像传输模块用于将图像信息的电信号传输到所述显控单元；所述综合控制模块与所述光电观瞄单元、所述射击控制模块、所述显控单元分别信号连接，所述综合控制模块用于接收所述显控单元的控制指令、接收所述光电观瞄单元的信号、并向所述射击控制模块输出控制信号。

进一步，所述显控单元通过无线通信方式分别与所述图像处理单元、所述录像传输模块、所述综合控制模块信号连接，用于显示图像信息并提供人机交互页面。

进一步，所述武器单元的控制输入端与所述射击控制模块的控制输出端信号连接，用于接收所述射击控制模块的控制信号并对目标进行打击。

进一步，所述图像处理单元的输出端通过无线通信方式与所述显控单元信号连接，所述图像处理单元用于将接收的图像信息电信号通过人工智能算法计算出目标检测识别结果并实时输出至显控单元；所述图像处理单元的输出端还与所述录像传输模块信号连接，所述图像处理单元输出叠加了目标检测识别信息的图像至所述录像传输模块。

进一步，所述图像处理单元的信号输出端还与所述综合控制模块信号连接，所述图像处理单元通过图像跟踪算法计算出目标在图像中的偏差量并输出至所述综合控制模块。

进一步，所述图像处理单元通过YOLO_V3算法计算出目标检测识别结果。

进一步，所述图像处理单元通过openpose算法计算出目标在图像中的偏差量。

本发明的有益效果是：本发明的装置通过光电观瞄单元对目标区域进行多个角度的图像采集，在图像处理单元中利用人工智能算法，采集指定类别目标的特征进行训练后，实现智能图像检测识别的功能，将该功能加载到图像处理单元后，即可实现武器站装置对目标的自动识别，并将检测识别结果实时上报在显控单元处的操作员，操作员通过无线通信方式对装置进行控制，从而通过武器单元对识别到的目标进行打击，减轻了操作员的工作量并降低了漏检率，同时由于操作员的操控通过无线通信实现控制，提升了用户体验，降低了操作员的危险性。

附图说明

图1为本发明整体结构框图；

图2为本发明细化的整体结构框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、光电观瞄单元，11、光学单机，111、图像传感器，112、激光测距仪，113、光纤陀螺，114、传感器控制模块，115、光纤发送模块，12、光电转台，121、驱动器，122、电机，123、测角模块，2、图像处理单元，3、综合控制单元，31、综合控制模块，32、光纤接收模块，33、录像传输模块，34、射击控制模块，4、武器单元，5、显控单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～2所示的一种智能化无人车巷战武器站，其设置在无人车上，包括光电观瞄单元1、图像处理单元2、综合控制单元3、武器单元4、显控单元5；

所述光电观瞄单元1与所述综合控制单元3信号连接，用于采集目标及背景的图像信息并输出；

所述图像处理单元2与所述综合控制单元3、所述显控单元5分别信号连接，用于将采集的图像信息进行检测识别后输出并反馈检测识别结果；

所述综合控制单元3与所述光电观瞄单元1、所述显控单元5、所述图像处理单元2、所述武器单元4分别连接，用于接收图像信息及控制指令，并根据图像信息的检测识别结果以及控制指令输出控制信号；

所述武器单元4与所述综合控制单元3信号连接，用于接收控制信号并对目标进行打击；

所述显控单元5与所述综合控制单元3、所述图像处理单元2分别信号连接，用于对图像信息进行显示，以及输入控制指令。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

本实施例中，所述光电观瞄单元1包括光学单机11、光电转台12，所述光学单机11固定安装在所述光电转台12上、并可随所述光电转台12旋转，以增加采集图像的范围；所述光学单机11包括图像传感器111、激光测距仪112、光纤陀螺113、传感器控制模块114，所述图像传感器111的视频输出端设有光纤发送模块115，光纤发送模块115的输出端与所述综合控制单元3连接，将图像信息的电信号转化为光信号传输到综合控制单元3，以待下一步处理。所述图像传感器111的控制输入端、所述激光测距仪112的控制输入端分别与所述传感器控制模块114的输出端信号连接，所述传感器控制模块114的输入端通过RS422串口与所述综合控制单元3信号连接，综合控制单元3输出控制信号到传感器控制模块114，由传感器控制模块114分别控制图像传感器111进行图像信息采集、激光测距仪112对计算出的图像中的目标进行测距。所述激光测距仪112的信号输出端、所述光纤陀螺113的信号输出端分别与所述综合控制单元3信号连接，以将激光测距仪112测得的目标距离信息、光纤陀螺113测得的角速度及转动角度信号传输到综合控制单元3，以便进行下一步计算。

本实施例中，所述光电转台12包括驱动器121、电机122、测角模块123，所述驱动器121、所述电机122固定安装在所述光电转台12的固定部分(即搭载本实施例武器战装置的无人车上)，所述电机122的转子与所述光电转台12的转动部分固定连接，所述测角模块123设置在所述光电转台12的转动部分上，用于实时监测光电转台12的转动角度；所述驱动器121的输入端与所述综合控制单元3信号连接，所述驱动器121的输出端连接所述电机122的控制信号输入端，用于将综合控制单元3输出的电机122控制信号转化为电机122的驱动信号，以驱动电机122带动光电转台12的转动部分进行旋转，所述测角模块123的输出端与所述综合控制单元3信号连接，用于将实时监测到的光电转台12的转动角度反馈到综合控制单元3，用于判断光电转台12的转动角度是否达到目标角度。电机122采用伺服电机，其能较好地控制旋转角度。驱动器121、电机122、测角模块123组合形成闭环的伺服控制***，能够准确地调整光电转台的旋转角度。

本实施例中，所述综合控制单元3包括光纤接收模块32、录像传输模块33、综合控制模块31、射击控制模块34，所述光纤接收模块32的输入端与所述光电观瞄单元1上的光纤发送模块115通过光纤连接，所述光纤接收模块32的输出端与所述图像处理单元2输入端、所述录像传输模块33的输入端分别信号连接，所述光纤接收模块32用于接收图像信息的光信号并输出为电信号；所述录像传输模块33的输出端与所述显控单元5通过无线电台进行信号连接，所述录像传输模块33用于将图像信息的电信号传输到所述显控单元5；所述综合控制模块31与所述光电观瞄单元1、所述射击控制模块34信号连接，具体的，所述综合控制模块31与所述传感器控制模块114、所述光纤陀螺113、所述射击控制模块34信号连接，并通过无线电台与所述显控单元5进行无线通信连接，所述综合控制模块31用于接收操作员在所述显控单元5上输入的的控制指令、接收所述光电观瞄单元1的信号、并向所述射击控制模块34输出控制信号，更具体的，接收所述光纤陀螺113的信号、并向所述传感器控制模块114与所述射击控制模块34输出控制信号，用于控制光电观瞄单元1的各类传感器进行信息采集，同时根据控制指令向射击控制模块34输出控制信号，以通过武器单元4对检测识别出的目标进行打击。

本实施例中，所述显控单元5通过无线电台分别与所述图像处理单元2、所述录像传输模块33、所述综合控制模块31进行无线通信连接，用于显示图像信息并提供人机交互页面，操作员在显控单元5提供的人机交互页面输入控制指令以及对装置进行参数设定。

本实施例中，所述武器单元4的控制输入端通过I/O口与所述射击控制模块34的控制输出端信号连接，用于接收所述射击控制模块34的控制信号并对目标进行打击。

本实施例中，所述图像处理单元2的输出端通过无线通信方式与所述显控单元5信号连接，所述图像处理单元2用于将接收的图像信息电信号通过人工智能算法计算出目标检测识别结果并实时输出至显控单元5；所述图像处理单元2的输出端还通过视频线与所述录像传输模块33信号连接，所述图像处理单元2输出叠加了目标检测识别信息的图像至所述录像传输模块33。

本实施例中，所述图像处理单元2应用人工智能算法检测识别人员车辆等目标。具体的，所述图像处理单元2的信号输出端还通信网络与与所述综合控制模块31信号连接，所述图像处理单元2通过图像跟踪算法计算出目标在图像中的偏差量并输出至所述综合控制模块31。

本实施例中，所述图像处理单元2通过YOLO_V3算法计算出目标检测识别结果。

本实施例中，所述图像处理单元2通过openpose算法计算出目标在图像中的偏差量。

工作原理：

操作员在显控单元5选择手动遥控或自主扇扫指令输出到综合控制模块31，综合控制模块31接收指令后，利用伺服控制***(即光电观瞄单元1的光电转台12)实现对武器平台的运动控制，调整武器站的旋转角度，以扩大观瞄范围。

光学成像的图像传感器111将目标及背景反射光信号或热辐射信号转换成电信号输入到光纤发送模块115，光纤发送模块115将电信号转换成光信号通过光纤输出到光纤接收模块32，光纤接收模块32将光信号转换成SDI视频信号，分别输出到录像传输模块33和图像处理单元2。

图像处理单元2接收到SDI视频信号输入后，利用人工智能算法实时输出人员车辆等目标检测识别结果至显控单元5；图像处理单元2输出叠加了目标检测识别信息的图像至录像传输模块33，此时装置进入跟踪模式；当装置进入跟踪模式后，图像处理单元2还利用图像跟踪算法输出目标在图像中的偏差量给综合控制模块31，此时操作员可在显控单元5输入行为识别指令，当图像处理单元2接收到行为识别指令后，还会周期性输出目标危险行为至显控单元5。

录像传输模块33接收光纤接收模块32输入的SDI视频信号及图像处理单元2输入的网络视频信号后，一方面开始对SDI视频图像进行存储，另一方面对网络视频信号进行编码压缩，并将压缩后的视频流通过无线电台推送至显控单元5。

在目标检测识别过程中，显控单元5可通过无线电台发送调变焦指令至综合控制模块31，综合控制模块31接收到显控单元5控制指令后，通过传感器控制模块114控制图像传感器111进行调变焦控制，使图像传感器111输出清晰图像。

当显控单元5确认危险目标后，可对综合控制模块31及图像处理模块输出目标跟踪指令，综合控制模块31及图像处理模块接收到跟踪指令后，图像处理模块利用目标跟踪算法提取目标偏差量给综合控制模块31，综合控制模块31接收到跟踪指令及目标偏差量后，利用位置闭环实现对目标的跟踪。

当显控单元5需要对目标进行测距或定位时，向综合控制模块31发送激光测距指令，综合控制模块31接收到测距指令后，通过传感器控制板给激光测距仪112输入开始测距指令，激光测距仪112接收到测距指令后开始测距并将反馈的测距值通过传感器控制板、综合控制板、无线电台反馈给显控单元5。

当显控单元5需要对目标进行打击时，显控单元5通过无线电台给综合控制模块31发送打击指令，综合控制模块31接收指令后，通过射击控制模块34控制武器单元4的武器击发。

综合考虑实时性及检测识别率，人工智能检测识别算法采用现有技术的YOLO_V3算法。具体如下：

采集的图像为可见光图像时，结合图像处理单元2的目标检测识别功能所输出的检测结果，通过利用YOLO_V3算法提取目标区域，对N个目标区域使用openpose算法模型进行姿态估计，然后利用SVM分类器对N个区域输出的姿态信息进行分类，并上传目标的行为模式；采集的图像为红外图像时，同样要结合图像处理单元2的目标检测识别功能所输出的检测结果，利用YOLO_V3算法提取目标区域，然后对多帧图像高级特征进行关联，并对关联后的特征进行分类，确定目标的行为类别，上传识别的结果。

本发明的装置通过光电观瞄单元1对目标区域进行多个角度的图像采集，在图像处理单元2中利用人工智能算法，采集指定类别目标的特征进行训练后，实现智能图像检测识别的功能，将该功能加载到图像处理单元2后，即可实现武器站装置对目标的自动识别，并将检测识别结果实时上报在显控单元5处的操作员，操作员通过无线通信方式对装置进行控制，从而通过武器单元4对识别到的目标进行打击，减轻了操作员的工作量并降低了漏检率，同时由于操作员的操控通过无线通信实现控制，提升了用户体验，降低了操作员的危险性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化无人车巷战武器站，设置在无人车上，其特征在于，包括光电观瞄单元(1)、图像处理单元(2)、综合控制单元(3)、武器单元(4)、显控单元(5)，

所述光电观瞄单元(1)与所述综合控制单元(3)信号连接，用于采集目标及背景的图像信息并输出；

所述图像处理单元(2)与所述综合控制单元(3)、所述显控单元(5)分别信号连接，用于将采集的图像信息进行检测识别后输出并反馈检测识别结果；

所述综合控制单元(3)与所述光电观瞄单元(1)、所述显控单元(5)、所述图像处理单元(2)、所述武器单元(4)分别连接，用于接收图像信息及控制指令，并根据图像信息的检测识别结果以及控制指令输出控制信号；

所述武器单元(4)与所述综合控制单元(3)信号连接，用于接收控制信号并对目标进行打击；

所述显控单元(5)与所述综合控制单元(3)、所述图像处理单元(2)分别信号连接，用于对图像信息进行显示，以及输入控制指令。

2.根据权利要求1所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述光电观瞄单元(1)包括光学单机(11)、光电转台(12)，所述光学单机(11)固定安装在所述光电转台(12)上、并可随所述光电转台(12)旋转；所述光学单机(11)包括图像传感器(111)、激光测距仪(112)、光纤陀螺(113)、传感器控制模块(114)，所述图像传感器(111)的视频输出端通过光纤与所述综合控制单元(3)连接，所述图像传感器(111)的控制输入端、所述激光测距仪(112)的控制输入端分别与所述传感器控制模块(114)的输出端信号连接，所述传感器控制模块(114)的输入端与所述综合控制单元(3)信号连接，所述激光测距仪(112)的信号输出端、所述光纤陀螺(113)的信号输出端分别与所述综合控制单元(3)信号连接。

3.根据权利要求2所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述光电转台(12)包括驱动器(121)、电机(122)、测角模块(123)，所述驱动器(121)、所述电机(122)固定安装在所述光电转台(12)的固定部分，所述电机(122)的转子与所述光电转台(12)的转动部分固定连接，所述测角模块(123)设置在所述光电转台(12)的转动部分上；所述驱动器(121)的输入端与所述综合控制单元(3)信号连接，所述驱动器(121)的输出端连接所述电机(122)的控制信号输入端，所述测角模块(123)的输出端与所述综合控制单元(3)信号连接。

4.根据权利要求1所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述综合控制单元(3)包括光纤接收模块(32)、录像传输模块(33)、综合控制模块(31)、射击控制模块(34)，所述光纤接收模块(32)的输入端与所述光电观瞄单元(1)通过光纤连接，所述光纤接收模块(32)的输出端与所述图像处理单元(2)输入端、所述录像传输模块(33)的输入端分别信号连接，所述光纤接收模块(32)用于接收图像信息的光信号并输出为电信号；所述录像传输模块(33)的输出端与所述显控单元(5)信号连接，所述录像传输模块(33)用于将图像信息的电信号传输到所述显控单元(5)；所述综合控制模块(31)与所述光电观瞄单元(1)、所述射击控制模块(34)、所述显控单元(5)分别信号连接，所述综合控制模块(31)用于接收所述显控单元(5)的控制指令、接收所述光电观瞄单元(1)的信号、并向所述射击控制模块(34)输出控制信号。

5.根据权利要求4所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述显控单元(5)通过无线通信方式分别与所述图像处理单元(2)、所述录像传输模块(33)、所述综合控制模块(31)信号连接，用于显示图像信息并提供人机交互页面。

6.根据权利要求4所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述武器单元(4)的控制输入端与所述射击控制模块(34)的控制输出端信号连接，用于接收所述射击控制模块(34)的控制信号并对目标进行打击。

7.根据权利要求4所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述图像处理单元(2)的输出端通过无线通信方式与所述显控单元(5)信号连接，所述图像处理单元(2)用于将接收的图像信息电信号通过人工智能算法计算出目标检测识别结果并实时输出至显控单元(5)；所述图像处理单元(2)的输出端还与所述录像传输模块(33)信号连接，所述图像处理单元(2)输出叠加了目标检测识别信息的图像至所述录像传输模块(33)。

8.根据权利要求7所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述图像处理单元(2)的信号输出端还与所述综合控制模块(31)信号连接，所述图像处理单元(2)通过图像跟踪算法计算出目标在图像中的偏差量并输出至所述综合控制模块(31)。

9.根据权利要求7所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述图像处理单元(2)通过YOLO_V3算法计算出目标检测识别结果。

10.根据权利要求7所述一种智能化无人车巷战武器站，其特征在于，所述图像处理单元(2)通过openpose算法计算出目标在图像中的偏差量。

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