[发明专利]针对快速移动的民用多旋翼无人机的定位跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种针对快速移动的民用多旋翼无人机定位跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将需要保护的区域的空域划分为若干子空域，一个云台雷达摄像机的视域恰好覆盖一个子空域；

S2、建立CCD摄像机的世界坐标系、相机坐标系和像素坐标；

S3、用户通过控制台控制模块分别向监测控制单元和定位跟踪控制单元发送控制无人机监测装置开启的指令和控制无人机定位跟踪装置开启的指令，监测控制单元控制云台雷达摄像机和信息处理器开启，定位跟踪控制单元控制CCD摄像机和跟踪计算模块开启；

S4、云台雷达摄像机对所覆盖的子空域进行全天候监测，在所监测的子空域中有物体接近时，对应的云台雷达摄像机会感应到接近的物体，云台雷达摄像机将接近的物体视为可疑目标，一旦发现所监测的子空域内出现可疑目标，云台雷达摄像机立即将出现可疑目标的子空域信息和采集到的可疑目标的图像通过监测控制单元发送给控制台控制模块；控制台控制模块通过监测控制单元向信息处理器发送指令，控制信息处理器进行判断可疑目标的图像中的可疑目标是否为无人机，信息处理器将判断结果通过监测控制单元发送至控制台控制模块；若可疑目标是无人机，继续进行步骤S5；

S5、控制台控制模块控制数据处理模块计算无人机在云台雷达摄像机获取的图像中的像素位置信息得到像素坐标，并将像素坐标转换成世界坐标，从而得出无人机初始入侵的初始位置，该帧图像作为关键帧；同时，控制台控制模块通过定位跟踪控制单元向CCD摄像机、跟踪计算模块和激光雷达发送控制指令，控制CCD摄像机启动追踪，以及控制激光雷达根据无人机初始入侵的初始位置的世界坐标对无人机进行精确测距，并控制跟踪计算模块根据无人机初始入侵的初始位置的像素坐标跟踪计算无人机的位置；

S6、所述跟踪计算模块在无人机位置的像素坐标附近小区域采样，先送入特征网络中进行特征提取，然后把提取的特征通过光流法传播给相关帧，然后再送入任务网络中对相关帧的每一帧中的无人机进行定位并返回计算得到的像素坐标；跟踪计算模块把相关帧的每一帧中的无人机像素坐标转化为世界坐标，并通过定位跟踪控制单元传输至激光雷达和CCD摄像机；所述CCD摄像机根据跟踪计算模块计算得到的世界坐标对无人机进行追踪和抓拍，所述激光雷达根据无人机的世界坐标测量出无人机的距离，CCD摄像机拍摄得到的图像和激光雷达计算得到的无人机的距离均通过定位跟踪控制单元发送给控制台控制模块；所述相关帧为关键帧后面连续的10帧；

S7、控制台控制模块控制数据处理模块对CCD摄像机拍摄得到的图像进行处理获取图像中的无人机的像素坐标和世界坐标，并通过定位跟踪控制单元发送至跟踪计算模块，控制跟踪计算模块以该图像作为关键帧按照步骤S6的方法对无人机的位置继续进行跟踪计算，直至无人机被拦截或撤离被保护空域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述信息处理器具体利用预先训练好的卷积神经网络对云台雷达摄像机拍摄的图像进行识别，识别其中的可疑目标是否为无人机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

S8、在无人机被拦截或撤离保护空域后，所述快速移动的民用多旋翼无人机定位跟踪系统的各个装置都自动恢复到初始位置，CCD摄像机恢复初始状态，系统再次进入预警监控状态，直到系统关闭或再次发现入侵无人机。

4.实现上述任一权利要求所述的方法的针对快速移动的民用多旋翼无人机定位跟踪系统，其特征在于，包括：

包括无人机监测装置、无人机定位跟踪装置、控制台、能源供电设备和通信装置；

所述控制台包括控制台控制模块、数据处理模块和显示模块；所述数据处理模块和显示模块均连接于所述控制台控制模块；

所述无人机监测装置包括云台雷达摄像机、信息处理器以及监测控制单元，监测控制单元分别与云台雷达摄像机和信息处理器连接，并与所述控制台控制模块连接；

所述无人机定位跟踪装置包括CCD摄像机、激光雷达、跟踪计算模块、定位跟踪控制单元，其中CCD摄像机和激光雷达分别与所述跟踪计算模块连接，所述跟踪计算模块、CCD摄像机和激光雷达分别连接于所述定位跟踪控制单元，所述定位跟踪控制单元连接于所述控制台；

所述能源供电设备用于为整个系统供电；

所述通信装置用于实现所述监测控制单元、定位跟踪控制单元与控制台控制模块之间的通信连接。