[发明专利]一种双模式的旋翼飞行器目标跟踪方法

说明书

本发明公开了一种双模式的旋翼飞行器目标跟踪方法。本发明所设计的系统具有两种跟踪模式，第一种跟踪模式是基于电子标签的追踪模式，在这种模式下，旋翼飞行器能够从较远的范围获取到目标的信息，从而执行跟踪任务，第二种跟踪模式是是基于视觉的追踪模式，旋翼飞行器通过视觉系统获取目标的位置信息，然后通过图像中目标的位置信息计算出目标相对于旋翼飞行器的距离，从而更精准地完成追踪任务。这种双模式跟踪方法与系统采用的目标跟踪算法具有很好的鲁棒性，对于飞行器飞行过程中所产生的抖动以及背景变化具有很好的抵抗效果。通过两种跟踪模式的配合使用，提高了该系统在飞行器目标跟踪领域的实用性。

技术领域

本发明涉及旋翼飞行器地面机动目标跟踪领域，具体涉及一种双模式的旋翼飞行器目标跟踪方法。

技术背景

旋翼飞行器是无人飞行器(UAV)的一种，目前已经被广泛地应用在侦察、抢险救灾以及航拍等等任务中。而无人机的智能化是无人机的重要发展方向，无论是在抗灾救援的第一线，无人机到达救援人员难以到达的地方，率先开始搜救任务；还是在滑雪速降的雪道上，无人机跟踪拍摄，记录下完整的过程，无人机都能够更为自主地完成这些困难的任务。所以，本课题对于无人机移动目标追踪问题的研究具有很重要的现实意义。

目前的旋翼飞行器目标跟踪方法的研究，主要集中在基于图像的方面，但是基于图像的追踪，目标必须处在相机的视野内才能够开启追踪，具有应用范围较为狭窄这样的缺陷。如专利CN201710631781.8公布了一种长时稳定无人机目标跟踪方法，但是并没有考虑到目标丢失以及目标不在视野范围内的情况。

而对于图像追踪算法部分，大部分的视觉追踪算法都是在相机静止条件下进行运行，而对于旋翼飞行器的目标跟踪，相机会随时出现晃动，并且还会出现各种的干扰，这种情况下的图像跟踪就会非常困难，对于算法的鲁棒性提出了很高的要求。如CN201710322060.9公布的无人机目标跟踪方法就没有考虑飞行过程中出现背景干扰以及相机晃动带来的问题。

发明内容

为解决现有技术中旋翼飞行器地面机动目标跟踪范围小，且跟踪算法鲁棒性弱的问题，本发明提供一种双模式跟踪的方法，旋翼飞行器在距离目标较远时就能够开始追踪，当目标进入到飞行器所携带的相机载荷的视野范围内时，启用视觉追踪算法，由于算法具有较强的鲁棒性，能够完成很高效的追踪。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一步，当旋翼式飞行器在远处开始目标追踪时，开启第一种跟踪模式，通过地面机动目标所携带的电子标签中的GPS定位模块对机动目标的位置进行采集，通过电子标签中的数据处理模块对定位信息进行处理，转化为绝对的经纬度值，再通过无线传输模块将位置信息发送给多旋翼飞行器。

第二步，多旋翼飞行器通过无线接收模块接收到电子标签传送来的地面机动目标的位置信息U(LonU，LatU)，然后在机载信息处理模块中，将位置信息与自身所携带的GPS定位模块解算所得到的经纬度值T(LonT，LatT)进行比对做差。

其中，LonU为目标的经度值，LatU为目标的纬度值，LonT为多旋翼飞行器的经度值，LatT为多旋翼飞行器的纬度值。

第三步，将上一步中最后得到的经纬度差值进行转换计算，最后转换为实际的距离值，转换计算公式为：

将计算所得距离值作为旋翼飞行器的输入值x和y，控制旋翼飞行器朝向目标位置飞行；

第四步，在追踪过程中，相机载荷一直采集图像，并将图像同步传输给机载图像处理模块和地面PC端，通过地面PC端进行人为检查目标是否进入相机视野范围内；

第五步，在目标进入相机视野范围内后，人为通过地面PC端将地面机动目标在图像中框选出来，选框操作完成后，开启第二种跟踪模式。