CN116048117A - 一种应用于无人机的智能化实时监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于无人机的智能化实时监控***,包括实时跟踪终端、机体主摄终端、飞行参数获取终端、数据整理终端、展示规划终端和显示终端;机体主摄终端安装于对应的无人机,用于以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;实时跟踪终端用于对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;飞行参数获取终端用于获取对应的无人机的飞行参数;数据整理终端用于将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;展示规划终端用于对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息。本发明具有提高监控效率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及无人机监控设备的技术领域,具体涉及一种应用于无人机的智能化实时监控***。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域,可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机和行业应用,是无人机真正的刚需;在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。无人机监控***则用于对无人机或无人机群进行实时的监测和控制。
现在已经开发出了很多无人机监控***,经过我们大量的检索与参考,发现现有技术的无人机监控***有如公开号为CN107703969A、CN112995894A、EP1974305A4、US10999696B1、JP2019040321A所公开的无人机监控***,这些无人机监控***一般包括:无人机端、移动终端、第一服务器端和第二服务器端;无人机端用于向第二服务器端发送目标无人机的设备信息,向第一服务器端发送所述目标无人机的位置信息;移动终端用于创建边界电子围栏,向所述第二服务器端发送群组创建请求;第一服务器端用于基于所述目标无人机的位置信息与所述边界电子围栏之间的位置关系,判断所述目标无人机是否越界;第二服务器端用于接收所述群组创建请求,创建与所述边界电子围栏对应的群组。由于上述无人机监控***应用于无人机群时,不利于同时监控多架无人机,监控信息的展示和应用形式较为单一,不便于监控员进行管理和操作,造成了监控***的监控效率降低的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述无人机监控***存在的不足,提出一种应用于无人机的智能化实时监控***。
本发明采用如下技术方案:
一种应用于无人机的智能化实时监控***,包括实时跟踪终端、机体主摄终端、飞行参数获取终端、数据整理终端、展示规划终端和显示终端;
所述机体主摄终端安装于对应的无人机,用于以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;所述实时跟踪终端用于对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;所述飞行参数获取终端用于获取对应的无人机的飞行参数;所述数据整理终端用于将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
所述展示规划终端用于对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;所述显示终端用于根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
可选的,所述飞行参数获取终端包括飞行速度获取模块、抖动数据获取模块和飞行高度获取模块;所述飞行速度获取模块用于获取对应无人机的飞行速度;所述抖动数据获取模块用于获取对应无人机的抖动数据;所述飞行高度获取模块用于获取对应无人机的飞行高度。
可选的,所述数据整理终端包括数据打包模块、数据包标号模块和飞行参数展示信息生成模块;所述数据打包模块用于将同一无人机的第一人称视频信息、飞行速度、抖动数据和飞行高度进行打包,生成无人机数据包;所述数据包标号模块用于为不同的无人机数据包进行标号;所述飞行参数展示信息生成模块用于将无人机数据包作为对应无人机的飞行参数展示信息。
可选的,所述实时跟踪终端包括至少两架实时跟踪机体;所述实时跟踪机体安装有无人机群数量获取模块、拍摄距离选择模块和跟踪摄像模块;所述无人机群数量获取模块用于获取飞行中的无人机群的无人机数量,生成无人机数量信息;所述拍摄距离选择模块用于根据无人机数量信息选择对应的拍摄距离调节指令;所述拍摄距离调节指令用于调节实时跟踪机体与无人机群的拍摄距离;所述跟踪摄像模块用于对无人机群进行拍摄并获取对应无人机群的第三人称视频信息;
当所述拍摄距离选择模块选择拍摄距离调节指令时,满足以下式子:
D=W(N′)+p
N′=N+Δ(x&y)
其中,D表示拍摄距离调节指令;W(N′)表示基于无人机数量选择的基础拍摄距离函数;p表示拍摄距离调节指令的校对参数;N′表示无人机数量经校对后的数值;N表示无人机数量校对前的数值;Δ(x&y)表示无人机数量校对函数;x表示位于无人机群上方的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量,图像中两相互重叠的无人机作为一组无人机重叠组;y表示位于无人机群侧面的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量;k1至kn-1表示基础拍摄距离划分阈值,均由监控员根据经验设定;e1至en表示基础拍摄距离,均由监控员配合基础拍摄距离划分阈值根据经验设定;
F(U)表示无人机群阵型函数;U表示无人机群的阵型维度;U=2表示无人机群的飞行阵型为二维阵型;U=3表示无人机群的飞行阵型为三维阵型;μ表示比例转换系数,由监控员根据经验设定;S(U)表示选值函数;max[a,b]表示选择无人机群的二维阵型中的最长边的数值;max[a,b,c]表示选择无人机群的三维阵型中的最长边的数值;d表示两相邻无人机之间的间距。
可选的,所述跟踪摄像模块包括跟踪摄像头和光圈值调节单元;所述光圈值调节单元用于根据拍摄距离和对应的景深参考值生成光圈值信息;所述跟踪摄像头用于基于光圈值信息对无人机群进行拍摄;
当所述光圈值调节单元生成光圈值信息时,满足以下式子:
LΔ=L1+L2
其中,G表示光圈值信息;L1表示景深参考值中的前景深;g表示跟踪摄像头的焦距;δ表示跟踪摄像头的容许弥散圆直径;L2表示景深参考值中的后景深;L3表示跟踪摄像头的对焦距离;LΔ表示景深参考值中的景深。
可选的,所述展示规划终端包括无人机数据包展示规划模块、第三人称视频信息展示规划模块和展示规划信息生成模块;所述无人机数据包展示规划模块用于根据无人机数据包的数量和展示区域的面积计算无人机数据包的展示面积和展示页数,生成无人机数据包展示信息;所述第三人称视频信息展示规划模块用于根据无人机数据包的展示面积和展示页数计算第三人称视频信息展示位置,生成第三人称视频信息展示信息;所述展示规划信息生成模块用于将无人机数据包展示信息和第三人称视频信息展示信息组合为展示规划信息;
当所述无人机数据包展示规划模块计算时,满足以下式子:
其中,[]符号表示取整符号,用于对参数取整;S2表示无人机数据包的展示面积,所述展示面积表示无人机数据包在展示区域内被展示时所占的面积;S1表示展示区域的总面积;M表示无人机数据包的总数;V表示展示页数;表示补充函数。
一种应用于无人机的智能化实时监控方法,应用于如上述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,所述智能化实时监控方法包括:
S1,以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;
S2,对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;
S3,获取对应的无人机的飞行参数;
S4,将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
S5,对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;
S6,根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
本发明所取得的有益效果是:
1、实时跟踪终端、机体主摄终端、飞行参数获取终端、数据整理终端、展示规划终端和显示终端的设置有利于实时获取无人机群各架无人机的第一人称视频信息和第三人称视频信息以及飞行参数,通过数据整理终端高效地将来自无人机群的信息整理为飞行参数展示信息,经过展示规划终端的展示规划信息,显示终端能高效、快速和合理地展示对应无人机群的飞行参数展示信息和第三人称视频信息,从而有利于同时监控多架无人机,便于监控员进行管理和操作,提高了监控***的监控效率;
2、飞行速度获取模块、抖动数据获取模块和飞行高度获取模块的设置有利于更全面、更准确地获取无人机的飞行参数;
3、打包模块、数据包标号模块和飞行参数展示信息生成模块的设置有利于更迅速、更有序地整理同一无人机的信息,以便于提高***后续操作的效率;
4、实时跟踪机体以及无人机群数量获取模块、拍摄距离选择模块和跟踪摄像模块的设置配合拍摄距离调节算法的设置,有利于更准确地调节实时跟踪机体与被监控的无人机群的距离,进而提高了拍摄的清晰度和准确度,从而提高了监控***的监控准确性和监控效率;
5、跟踪摄像头和光圈值调节单元的设置配合光圈值信息算法,有利于更准确地计算出拍摄时的光圈值,以便于进一步提高拍摄清晰度,提高信息的准确性;
6、无人机数据包展示规划模块、第三人称视频信息展示规划模块和展示规划信息生成模块的设置配合无人机数据包的展示面积算法,有利于更合理地利用显示终端的展示区域,便于监控员进行管理和操作,提高了监控***的监控效率;
7、飞行风险指数计算模块、调节方案选择模块和调节方案执行模块的设置配合飞行风险指数算法,有利于提高无人机群飞行的安全性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所提供的附图仅用于提供参考与说明,并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明中无人机群和实时跟踪机体的飞行效果示意图;
图3为本发明中一种应用于无人机的智能化实时监控方法的方法流程示意图;
图4为本发明另一实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外,本发明的附图仅为简单示意说明,并非依实际尺寸描绘,事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容,但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一。
本实施例提供了一种应用于无人机的智能化实时监控***。结合图1所示,一种应用于无人机的智能化实时监控***,包括实时跟踪终端、机体主摄终端、飞行参数获取终端、数据整理终端、展示规划终端和显示终端;
所述机体主摄终端安装于对应的无人机,用于以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;所述实时跟踪终端用于对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;所述飞行参数获取终端用于获取对应的无人机的飞行参数;所述数据整理终端用于将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
所述展示规划终端用于对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;所述显示终端用于根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
可选的,所述飞行参数获取终端包括飞行速度获取模块、抖动数据获取模块和飞行高度获取模块;所述飞行速度获取模块用于获取对应无人机的飞行速度;所述抖动数据获取模块用于获取对应无人机的抖动数据;所述飞行高度获取模块用于获取对应无人机的飞行高度。
可选的,所述数据整理终端包括数据打包模块、数据包标号模块和飞行参数展示信息生成模块;所述数据打包模块用于将同一无人机的第一人称视频信息、飞行速度、抖动数据和飞行高度进行打包,生成无人机数据包;所述数据包标号模块用于为不同的无人机数据包进行标号;所述飞行参数展示信息生成模块用于将无人机数据包作为对应无人机的飞行参数展示信息。
可选的,结合图2所示,所述实时跟踪终端包括至少两架实时跟踪机体;所述实时跟踪机体安装有无人机群数量获取模块、拍摄距离选择模块和跟踪摄像模块;所述无人机群数量获取模块用于获取飞行中的无人机群的无人机数量,生成无人机数量信息;所述拍摄距离选择模块用于根据无人机数量信息选择对应的拍摄距离调节指令;所述拍摄距离调节指令用于调节实时跟踪机体与无人机群的拍摄距离;所述跟踪摄像模块用于对无人机群进行拍摄并获取对应无人机群的第三人称视频信息;
当所述拍摄距离选择模块选择拍摄距离调节指令时,满足以下式子:
D=W(N′)+p
N′=N+Δ(x&y)
其中,D表示拍摄距离调节指令;W(N′)表示基于无人机数量选择的基础拍摄距离函数;p表示拍摄距离调节指令的校对参数;N′表示无人机数量经校对后的数值;N表示无人机数量校对前的数值;Δ(x&y)表示无人机数量校对函数;x表示位于无人机群上方的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量,图像中两相互重叠的无人机作为一组无人机重叠组;y表示位于无人机群侧面的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量;k1至kn-1表示基础拍摄距离划分阈值,均由监控员根据经验设定;e1至en表示基础拍摄距离,均由监控员配合基础拍摄距离划分阈值根据经验设定;
F(U)表示无人机群阵型函数;U表示无人机群的阵型维度;U=2表示无人机群的飞行阵型为二维阵型;U=3表示无人机群的飞行阵型为三维阵型;μ表示比例转换系数,由监控员根据经验设定;S(U)表示选值函数;max[a,b]表示选择无人机群的二维阵型中的最长边的数值;max[a,b,c]表示选择无人机群的三维阵型中的最长边的数值;d表示两相邻无人机之间的间距。
可选的,所述跟踪摄像模块包括跟踪摄像头和光圈值调节单元;所述光圈值调节单元用于根据拍摄距离和对应的景深参考值生成光圈值信息;所述跟踪摄像头用于基于光圈值信息对无人机群进行拍摄;
当所述光圈值调节单元生成光圈值信息时,满足以下式子:
LΔ=L1+L2
其中,G表示光圈值信息;L1表示景深参考值中的前景深;g表示跟踪摄像头的焦距;δ表示跟踪摄像头的容许弥散圆直径;L2表示景深参考值中的后景深;L3表示跟踪摄像头的对焦距离;LΔ表示景深参考值中的景深。
可选的,所述展示规划终端包括无人机数据包展示规划模块、第三人称视频信息展示规划模块和展示规划信息生成模块;所述无人机数据包展示规划模块用于根据无人机数据包的数量和展示区域的面积计算无人机数据包的展示面积和展示页数,生成无人机数据包展示信息;所述第三人称视频信息展示规划模块用于根据无人机数据包的展示面积和展示页数计算第三人称视频信息展示位置,生成第三人称视频信息展示信息;所述展示规划信息生成模块用于将无人机数据包展示信息和第三人称视频信息展示信息组合为展示规划信息;
当所述无人机数据包展示规划模块计算时,满足以下式子:
其中,[]符号表示取整符号,用于对参数取整;S2表示无人机数据包的展示面积,所述展示面积表示无人机数据包在展示区域内被展示时所占的面积;S1表示展示区域的总面积;M表示无人机数据包的总数;VP表示展示页数;表示补充函数。
一种应用于无人机的智能化实时监控方法,应用于如上述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,结合图3所示,所述智能化实时监控方法包括:
S1,以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;
S2,对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;
S3,获取对应的无人机的飞行参数;
S4,将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
S5,对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;
S6,根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
实施例二。
本实施例包含了实施例一的全部内容,提供了一种应用于无人机的智能化实时监控***,结合图4所示,所述实时监控***还包括无人机群飞行调节终端;所述无人机群飞行调节终端用于判断无人机群的飞行风险并根据飞行风险更改无人机群的飞行模式;所述无人机群飞行调节终端包括飞行风险指数计算模块、调节方案选择模块和调节方案执行模块。所述飞行风险指数计算模块用于根据无人机群的飞行速度、实时风速、飞行高度和剩余路程计算飞行风险指数;所述调节方案选择模块用于根据飞行风险指数选择对应的调节方案;所述调节方案执行模块用于根据所选的调节方案调节无人机群的飞行状态。
当所述飞行风险指数计算模块计算时,满足以下式子:
其中,Z表示飞行风险指数;T2(R)表示基于剩余路程的权重窗函数;R表示剩余路程;Vspeed表示无人机群的飞行速度;T1(Vw)表示实时风速的权重选择函数;Vw表示无人机群飞行环境中的实时风速;Vref表示无人机群的参考飞行速度,由监控员根据经验提前设定;H表示无人机群的飞行高度;η1和η2分别表示第一转换系数和第二转换系数,由监控员根据经验设定。
当所述调节方案选择模块工作时,满足以下式子:
其中,T3(Z)表示调节方案选择函数;Zref表示调节方案阈值,由监控员根据经验设置;T3(Z)=1表示保持原方案飞行;T3(Z)=0表示调整至安全飞行方案;所述安全飞行方案由监控员根据经验进行提前设定。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例,并非因此局限本发明的保护范围,所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化,均包含于本发明的保护范围内,此外,随着技术发展其中的元素是可以更新的。
Claims (7)
1.一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,包括实时跟踪终端、机体主摄终端、飞行参数获取终端、数据整理终端、展示规划终端和显示终端;
所述机体主摄终端安装于对应的无人机,用于以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;所述实时跟踪终端用于对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;所述飞行参数获取终端用于获取对应的无人机的飞行参数;所述数据整理终端用于将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
所述展示规划终端用于对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;所述显示终端用于根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
2.如权利要求1所述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,所述飞行参数获取终端包括飞行速度获取模块、抖动数据获取模块和飞行高度获取模块;所述飞行速度获取模块用于获取对应无人机的飞行速度;所述抖动数据获取模块用于获取对应无人机的抖动数据;所述飞行高度获取模块用于获取对应无人机的飞行高度。
3.如权利要求2所述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,所述数据整理终端包括数据打包模块、数据包标号模块和飞行参数展示信息生成模块;所述数据打包模块用于将同一无人机的第一人称视频信息、飞行速度、抖动数据和飞行高度进行打包,生成无人机数据包;所述数据包标号模块用于为不同的无人机数据包进行标号;所述飞行参数展示信息生成模块用于将无人机数据包作为对应无人机的飞行参数展示信息。
4.如权利要求3所述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,所述实时跟踪终端包括至少两架实时跟踪机体;所述实时跟踪机体安装有无人机群数量获取模块、拍摄距离选择模块和跟踪摄像模块;所述无人机群数量获取模块用于获取飞行中的无人机群的无人机数量,生成无人机数量信息;所述拍摄距离选择模块用于根据无人机数量信息选择对应的拍摄距离调节指令;所述拍摄距离调节指令用于调节实时跟踪机体与无人机群的拍摄距离;所述跟踪摄像模块用于对无人机群进行拍摄并获取对应无人机群的第三人称视频信息;
当所述拍摄距离选择模块选择拍摄距离调节指令时,满足以下式子:
D=W(N′)+p
N′=N+Δ(x&y)
其中,D表示拍摄距离调节指令;W(N′)表示基于无人机数量选择的基础拍摄距离函数;p表示拍摄距离调节指令的校对参数;N′表示无人机数量经校对后的数值;N表示无人机数量校对前的数值;Δ(x&y)表示无人机数量校对函数;x表示位于无人机群上方的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量,图像中两相互重叠的无人机作为一组无人机重叠组;y表示位于无人机群侧面的实时跟踪机体对无人机群拍摄的图像中出现无人机重叠组的数量;k1至kn-1表示基础拍摄距离划分阈值,均由监控员根据经验设定;e1至en表示基础拍摄距离,均由监控员配合基础拍摄距离划分阈值根据经验设定;
F(U)表示无人机群阵型函数;U表示无人机群的阵型维度;U=2表示无人机群的飞行阵型为二维阵型;U=3表示无人机群的飞行阵型为三维阵型;μ表示比例转换系数,由监控员根据经验设定;S(U)表示选值函数;max[a,b]表示选择无人机群的二维阵型中的最长边的数值;max[a,b,c]表示选择无人机群的三维阵型中的最长边的数值;d表示两相邻无人机之间的间距。
6.如权利要求5所述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,所述展示规划终端包括无人机数据包展示规划模块、第三人称视频信息展示规划模块和展示规划信息生成模块;所述无人机数据包展示规划模块用于根据无人机数据包的数量和展示区域的面积计算无人机数据包的展示面积和展示页数,生成无人机数据包展示信息;所述第三人称视频信息展示规划模块用于根据无人机数据包的展示面积和展示页数计算第三人称视频信息展示位置,生成第三人称视频信息展示信息;所述展示规划信息生成模块用于将无人机数据包展示信息和第三人称视频信息展示信息组合为展示规划信息;
当所述无人机数据包展示规划模块计算时,满足以下式子:
7.一种应用于无人机的智能化实时监控方法,应用于如权利要求6所述的一种应用于无人机的智能化实时监控***,其特征在于,所述智能化实时监控方法包括:
S1,以无人机作为第一人称进行拍摄,生成第一人称视频信息;
S2,对无人机进行实时跟踪拍摄,生成第三人称视频信息;
S3,获取对应的无人机的飞行参数;
S4,将对应的飞行参数和第一人称视频信息进行读取和整理,生成飞行参数展示信息;
S5,对不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息基于显示终端的展示区域范围进行展示规划,生成展示规划信息;
S6,根据展示规划信息将不同无人机的飞行参数展示信息以及对应的第三人称视频信息进行展示。
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- 2022-12-31 CN CN202211734508.5A patent/CN116048117B/zh active Active
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