[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

说明书

本发明公开了一种针对快速移动的民用多旋翼无人机定位跟踪方法及系统，结合采用云台雷达摄像机进行目标的探测和摄像、利用卷积神经网络进行目标识别、对无人机的特征进行间隔动态更新(即分为关键帧更新特征和非关键帧接受特征传播)、使用激光雷达对目标进行精确测距和使用CCD摄像机进行实时追踪拍摄，使得物体跟踪更加稳定及准确，达到可实时跟踪。

技术领域

本发明涉及无人机定位和跟踪领域，具体涉及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。

背景技术

2016年5月，国家公布了《互联网+人工智能三年行动实施方案》，重点支持无人机发展，并将进一步开放低空空域，无人机产业已经成为国家战略的重要部分之一。

当前我国的无人机研发制造水平，无论是民用还是军用，与美国和以英国、法国为代表的欧洲国家均处于第一梯队，我国消费级民用无人机的市场份额，占到了全球市场的70％以上。然而无人机也带来了窥视隐私危机、无人机运送货物掉落、无人机边境走私毒品等一系列不安全的问题，因此，由无人机引发的各种担忧也随之而来，尤其是在安全方面的隐患，成为监管部门限制无人机发展的一个重要因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种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，可以实现对无人机更加稳定和准确的跟踪，并实现实时跟踪。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对快速移动的民用多旋翼无人机定位跟踪方法，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；