CN113938610A - 一种无人机监管方法及*** - Google Patents

一种无人机监管方法及*** Download PDF

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CN113938610A CN202111355280.4A CN202111355280A CN113938610A CN 113938610 A CN113938610 A CN 113938610A CN 202111355280 A CN202111355280 A CN 202111355280A CN 113938610 A CN113938610 A CN 113938610A
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马显龙
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    • 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
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Abstract

本申请的一种无人机监管方法，涉及电子信息技术领域，方法包括：获取无人机坐标和摄像装置坐标；根据无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度；云台控制器根据所述预定旋转角度驱动云台进行旋转；通过云台控制器判断云台的实际旋转角度是否等于预定旋转角度：若实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；通过摄像装置采集无人机的图像信息；获取图像信息。本申请通过控制云台调整摄像装置的角度，使摄像装置对准入侵无人机，摄像装置对无人机进行采集图像信息，并及时将图像信息发送回主控平台，方便监测人员及时发现无人机，提高对无人机非法入侵的监管效率。本申请还提供一种无人机监管***。

Description

一种无人机监管方法及***
技术领域
本申请涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种无人机监管方法及***。
背景技术
电力企业要保障人们生活和工作中的正常用电，负责用电的质量和安全，保障电网安全运行。
若在电力生产传输现场出现高空入侵物，如无人机时，这样严重影响电网的安全运行。因为在电力设备高速运转时，这些高空入侵物可能会引起线路故障、造成局部停电甚至是区域停电。因此，为了保障电力生产传输现场的安全，使电力设备能够安全、可靠、高效、稳定地运转，必须对电力生产传输现场进行监控，及时发现高空入侵物，杜绝高空入侵物引发的安全事故的发生。
传统人工巡检方法通常是安排作业人员定期进入电力生产传输现场进行查看、巡逻。一方面人工巡检方法具有规律性与间隔性，而高空入侵物入侵具有随机性和偶然性；又一方面人工巡检的巡检质量和到位率无法保证。因此，传统人工巡检方法存在不能及时发现高空入侵异物的问题，进而导致抑制高空异物入侵变电站效果不理想。
发明内容
本申请提供了一种，以解决传统人工巡检方法不能及时发现高空入侵异物的问题。
本申请采用的技术方案如下：
一种无人机监管方法，所述方法包括：
获取无人机坐标和摄像装置坐标；
根据所述无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，所述预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；
云台控制器根据所述预定旋转角度驱动云台进行旋转；
通过所述云台控制器判断所述云台的实际旋转角度是否等于所述预定旋转角度；
若所述实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；
通过摄像装置采集所述无人机的图像信息；
主控平台获取所述图像信息。
进一步地，获取无人机坐标和摄像装置坐标包括：
获取无人机的第一坐标，所述第一坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
获取摄像装置坐标，所述摄像装置坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
计算第一坐标系中的第一坐标转换到以摄像机为原点的第二坐标。进一步地，根据所述第二坐标与所述摄像装置坐标计算摄像装置的预定旋转角度，包括以下步骤：
在以雷达的坐标原点的第一坐标系下无人机的坐标表示为(x1,y1,z1)、所述摄像装置坐标表示为(x2,y2,z2)，此时以摄像机为原点的第二坐标系下无人机的坐标为(x1-x2,y1-y2,z1-z2)；
计算所述无人机与所述摄像装置之间的距离为LOA:
Figure BDA0003356910400000021
计算所述距离LOA的投影LOB：
Figure BDA0003356910400000022
计算预设俯仰角度α：
Figure BDA0003356910400000023
计算预设水平旋转角度β：
Figure BDA0003356910400000024
进一步地，在获取所述摄像装置坐标之前，所述方法还包括：
获取各摄像装置与所述无人机之间的距离；
选取与所述无人机距离最近的摄像装置。
进一步地，所述方法还包括：
获取无人机的待识别图传信号和图像遥控信号，得到所述无人机各个信道的频段；
判断所述频段内的功率是否变化；若所述频段内的功率发生变化，则发出预警及所述无人机的型号信息。
一种无人机监管***，所述***包括无人机检测雷达、主控平台、云台、云台控制器和摄像装置，所述摄像装置装载在所述云台上，所述云台与云台控制器连接；所述云台控制器、所述摄像装置通过网络通信连接所述主控平台；
所述无人机检测雷达用于获取无人机坐标；
所述主控平台用于执行以下步骤：
获取摄像装置坐标；
根据所述无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，所述预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；
将所述预定旋转角度传输至所述云台控制器；
在所述云台达到所述预定旋转角度时，向所述摄像装置发出指令；
接收所述摄像装置发送的图像信息；
所述云台控制器用于执行以下步骤：
接收所述预定旋转角度；
根据所述预定旋转角度驱动所述云台旋转；
判断所述云台的实际旋转角度是否等于所述预定旋转角度：若所述实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动所述云台；
所述摄像装置用于响应所述主控平台的指令时，采集图像信息、以及将所述图像信息传输至所述主控平台。
进一步地，所述云台与所述云台控制器中均设置有RS485通讯芯片，所述云台与所述云台控制器通过RS485总线连接。
进一步地，所述云台控制器包括STM32单片机。
进一步地，所述摄像装置为热成像摄像装置，内置高清COMS成像***。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
所述方法包括：获取无人机坐标和摄像装置坐标；根据所述无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，所述预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；云台控制器根据所述预定旋转角度驱动云台进行旋转；通过所述云台控制器判断所述云台的实际旋转角度是否等于所述预定旋转角度：若所述实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；通过摄像装置采集所述无人机的图像信息；主控平台获取所述图像信息。本申请方法和***通过控制云台调整摄像装置的角度，使摄像装置对准入侵无人机，摄像装置对无人机进行采集图像信息，并及时将图像信息发送回主控平台，方便监测人员及时发现无人机，提高对无人机非法入侵的监管效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的无人机监管方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的计算预定旋转角度的示意图；
图3为本申请实施例所提供的无人机监管***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，并使本申请实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
参见图1，为本申请实施例所提供的无人机监管方法的流程图；参见图2，为本申请实施例所提供的计算预定旋转角度的示意图；参见图3，为本申请实施例所提供的无人机监管***的结构示意图。
本申请提供的一种无人机监管方法，包括以下步骤：
当无人机入侵到电网防御范围中时，获取无人机坐标和摄像装置坐标。该摄像装置可选择距离无人机最近的。利用RTK获取摄像装置坐标。RTK(Real Time Kinematic，实时动态测量技术)是以载波相位观测为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术，具有精确度高、实时性强的特点。利用无人机检测雷达获取无人机坐标，无人机检测雷达采用无人机频谱侦测***，主要完成对无人机信号(2.4GHz/5.8GHz)的侦测，侦测距离大于1km，方位覆盖360°，同时具备宽带侦测***(400MH～6GHz)的扩展能力、具备定向侦测***的扩展能力。
摄像装置选择距离无人机最近的，选择方法包括：获取各摄像装置与无人机之间的距离；选取与无人机距离最近的摄像装置。
因无人机检测雷达获取无人机坐标与摄像装置的坐标不同，需要将无人机坐标转换到以摄像装置为原点的坐标系中。将无人机在以雷达为坐标原点的坐标转化为摄像装置为原点的坐标，以方便通过云台的旋转控制，使摄像装置对准被拍摄的无人机，对其实施视频拍摄、拍照。具体为：
获取无人机的第一坐标，所述第一坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
获取摄像装置坐标，所述摄像装置坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
计算第一坐标系中的第一坐标转换到以摄像机为原点的第二坐标。
进行预定旋转角度计算时，可以用无人机以雷达的坐标原点的第一坐标系的第二坐标，也可以用以摄像机为原点在第二坐标系中的第二坐标。无论无人机位于那个坐标系，都不影响无人机与摄像装置之间的距离和距离投影的数值，进而不会影响预定旋转角度的数值。
根据无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；具体为：
参见图2，以雷达的坐标原点的第一坐标系下无人机的坐标表示为(x1,y1,z1)、所述摄像装置坐标表示为(x2,y2,z2)，此时以摄像机为原点的第二坐标系下无人机的第二坐标为(x1-x2,y1-y2,z1-z2)；
计算无人机与摄像装置之间的距离为LOA:
Figure BDA0003356910400000041
计算距离LOA的投影LOB：
Figure BDA0003356910400000042
计算预设俯仰角度α：
Figure BDA0003356910400000043
计算预设水平旋转角度β：
Figure BDA0003356910400000051
云台控制器根据预设旋转角度驱动云台进行旋转，水平方向旋转β°，垂直方向上旋转α°。云台上装载摄像装置，驱动云台旋转到预设旋转角度实际是将摄像装置调整到预设旋转角度。
在云台旋转过程，判断云台的实际旋转角度是否等于预定旋转角度；若实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；否则继续驱动云台进行旋转。
当云台实际旋转角度等于预定旋转角度时，主控平台向摄像装置发送指令，摄像装置接收到指令后采集无人机的图像信息，并将图像信息发送至主控平台，主控平台获取图像信息。
本申请方法还包括通过基于大疆等主流无人机数传、图传信号的频谱特征形成无人机数据库对无人机型号进行识别。具体为：
获取无人机的待识别图传信号和图像遥控信号，得到无人机各个信道的频段；
判断频段内的功率是否变化；若频段内的功率发生变化，则发出预警及无人机的型号信息。
参见图3，本申请还包括一种无人机监管***，其特征在于，***包括无人机检测雷达、主控平台、云台、云台控制器和摄像装置，摄像装置装载在云台上，摄像装置随着云台旋转而旋转。云台与云台控制器连接；云台控制器、摄像装置通过网络通信连接主控平台。云台与云台控制器中均设置有RS485通讯芯片，云台与云台控制器通过RS485总线连接。云台控制器包括STM32单片机。摄像装置为热成像摄像装置，内置高清COMS成像***。摄像装置还可以为照相机。各设备的具体功能如下：
无人机检测雷达用于获取无人机坐标。无人机检测雷达可以在无人值守情况下24小时不间断通过全向天线无源被动侦测防御区域内无线电信号，并通过机器学习技术分辨是否存在无人机侵入，通过IMM算法进行滤波，提高对机动目标的跟踪性能。
主控平台用于执行以下步骤：
获取摄像装置坐标；
根据无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；
将预定旋转角度传输至云台控制器；
在云台达到预定旋转角度时，向摄像装置发出指令；
接收摄像装置发送的图像信息；
云台控制器用于执行以下步骤：
接收预定旋转角度；
根据预定旋转角度驱动云台旋转；
判断云台的实际旋转角度是否等于预定旋转角度：若实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；
摄像装置用于在接收到指令时，采集图像信息、以及将图像信息传输至主控平台。将拍摄到的画面传回主控平台进行取证，主控平台存证后下达下一步抓捕指令。
整个***由摄像装置、云台、基于STM32单片机云台控制器和主控平台组成，其通过网络通信实现远程控制和远程图像拍摄。其整个过程为：首先主控平台通过网络通信将计算所得的预设旋转角度发送给云台控制器，云台控制器将水平旋转角度和垂直旋转角度通过RS485通信发送给云台，控制云台水平旋转和垂直旋转，使摄像装置对准所要拍摄的无人机，总控平台发送向摄像装置发送指令，如视频采集指令，摄像装置对无人机进行拍摄。
结合本申请中所公开的实施例描述的***可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器、闪存、只读存储器、可擦除可编程只读寄存器(英文：erasableprogrammableread-onlymemory，EPROM)存储器、电可擦可编程只读存储器存储器(英文：electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，EEPROM)、硬盘、只读光盘(英文：compactdiscread-onlymemory，CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人机监管方法，其特征在于，所述方法包括：
获取无人机坐标和摄像装置坐标；
根据所述无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，所述预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；
云台控制器根据所述预定旋转角度驱动云台进行旋转；
通过所述云台控制器判断所述云台的实际旋转角度是否等于所述预定旋转角度：若所述实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动云台；
通过摄像装置采集所述无人机的图像信息；
获取所述图像信息。
2.根据权利要求1所述的无人机监管方法，其特征在于，获取无人机坐标和摄像装置坐标,包括：
获取无人机的第一坐标，所述第一坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
获取摄像装置坐标，所述摄像装置坐标位于以雷达的坐标原点的第一坐标系；
计算第一坐标系中的第一坐标转换到以摄像机为原点的第二坐标。
3.根据权利要求2所述的无人机监管方法，其特征在于，根据所述第二坐标与所述摄像装置坐标计算摄像装置的预定旋转角度，包括以下步骤：
在以雷达的坐标原点的第一坐标系下无人机的坐标表示为(x1,y1,z1)、所述摄像装置坐标表示为(x2,y2,z2)，此时以摄像机为原点的第二坐标系下无人机的坐标为(x1-x2,y1-y2,z1-z2)；
计算所述无人机与所述摄像装置之间的距离为LOA：
Figure FDA0003356910390000011
计算所述距离LOA的投影LOB：
Figure FDA0003356910390000012
计算预设俯仰角度α：
Figure FDA0003356910390000013
计算预设水平旋转角度β：
Figure FDA0003356910390000014
4.根据权利要求1所述的无人机监管方法，其特征在于，在获取所述摄像装置坐标之前，所述方法还包括：
获取各摄像装置与所述无人机之间的距离；
选取与所述无人机距离最近的摄像装置。
5.根据权利要求1所述的无人机监管方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取无人机的待识别图传信号和图像遥控信号，得到所述无人机各个信道的频段；
判断所述频段内的功率是否变化；若所述频段内的功率发生变化，则发出预警及所述无人机的型号信息。
6.一种无人机监管***，其特征在于，所述***包括无人机检测雷达、主控平台、云台、云台控制器和摄像装置，所述摄像装置装载在所述云台上，所述云台与云台控制器连接；所述云台控制器、所述摄像装置通过网络通信连接所述主控平台；
所述无人机检测雷达用于获取无人机坐标；
所述主控平台用于执行以下步骤：
获取摄像装置坐标；
根据所述无人机坐标和摄像装置坐标，计算摄像装置的预定旋转角度，其中，所述预定旋转角度包括预定俯仰角度和预定水平旋转角度；
将所述预定旋转角度传输至所述云台控制器；
在所述云台达到所述预定旋转角度时，向所述摄像装置发出指令；
接收所述摄像装置发送的图像信息；
所述云台控制器用于执行以下步骤：
接收所述预定旋转角度；
根据所述预定旋转角度驱动所述云台旋转；
判断所述云台的实际旋转角度是否等于所述预定旋转角度：若所述实际旋转角度等于预计旋转角度，则停止驱动所述云台；
所述摄像装置用于响应所述主控平台的指令时，采集图像信息、以及将所述图像信息传输至所述主控平台。
7.根据权利要求6所述的无人机监管***，其特征在于，所述云台与所述云台控制器中均设置有RS485通讯芯片，所述云台与所述云台控制器通过RS485总线连接。
8.根据权利要求6所述的无人机监管***，其特征在于，所述云台控制器包括STM32单片机。
9.根据权利要求6所述的无人机监管***，其特征在于，所述摄像装置为热成像摄像装置，内置高清COMS成像***。
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