[发明专利]一种基于视觉导航的拦截无人机的方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉导航的拦截无人机的方法。需要拦截黑飞无人机时，地面拦截无人机快速升空，当由于通讯中断等因素造成地面人员无法直接控制拦截无人机时，本发明的方法可以利用拦截无人机配备的图像传感器采集图像信息并进行相应的处理，使拦截无人机依靠视觉导航算法自动识别追踪目标无人机，然后缓慢向其靠近，在接近目标无人机时，投放捕捉网，将目标无人机捕获。本发明的方法不需要地面人员操控，依靠机载系统自主完成相应的拦截动作，自动化程度高。相对于其它拦截方法来说，本发明的方法简单直接，部署方便，能重复利用，实时性好，拦截成功率高，能有效避免干扰，可以拦截各类低速小型的无人机目标。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基于视觉导航的拦截无人机的方法。

背景技术

随着无人机技术门槛的降低，大量消费级无人机涌入无人机业余玩家市场，无人机的滥用已经成为低空飞行管制的一大障碍，严重威胁公共安全。黑飞无人机就是那些没有获得相关的飞行许可，不遵守飞行法则的无人机，它给人们带来了许多负面的影响，为了应对这种现象，催生了各种各样的反无人机的方法。

目前，各国反无人机技术主要有声波干扰、信号干扰、黑客技术、激光炮、“反无人机”无人机、夺取无线电控制等，特点和效果各有不同，但总体上可以分为三大类：一是干扰阻断类反无人机系统，通过电磁枪发射相应的电磁信号对无人机的飞行控制进行干扰，促使无人机失去控制，自动降落，这种方法虽然简单，但是随着无人机技术的发展，大多数无人机可以在受到干扰后采取基于视觉导航的方法继续飞行，无法满足特殊情况下对黑飞无人机的拦截任务；二是直接摧毁类反无人机系统，利用毁伤武器直接击落黑飞无人机，这种方法会产生大量的毁伤碎片，威胁群众安全，无法在公共场合使用；三是监测控制类反无人机系统，这类方法一般是通过计算机技术侵入无人机控制系统，劫持无人机无线电控制，进而捕获无人机，技术难度比较高，不具有普遍适用性。现在出现的一种比较流行的方法是通过无人机点对点对黑飞无人机进行拦截捕获，但是由于无人机飞行高度距离地面较远，地面人员无法直接估计释放捕捉网装置的适当时机，无人机拦截成功率不高，这种方法还有可能使拦截无人机和黑飞无人机发生碰撞，严重威胁地面人员设备的安全，有时拦截无人机与地面的通讯甚至会完全中断，地面人员直接失去对拦截无人机的控制，使整个拦截动作失败，因此还需要进行相应的技术改进才能满足实际使用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于视觉导航的拦截无人机的方法，通过应用视觉导航自动控制拦截无人机飞行到最有利的位置释放拦截捕捉网，极大提高对目标无人机的拦截成功率。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种基于视觉导航的拦截无人机的方法，包括以下步骤：

步骤一：训练无人机检测识别模型；

步骤二：求解目标无人机的位置P_t；在拦截无人机的图像设备采集到目标无人机的图像时，拦截无人机向目标无人机缓慢靠近，同时控制伺服云台的转动，保持目标无人机在图像正中间，具体包括：

由图像中目标无人机的坐标位置和伺服云台的转动情况解算目标无人机位置姿态的过程中涉及的坐标系包括：惯性坐标系，机体坐标系和摄像机坐标系，根据目标无人机、拦截无人机和摄像机的相对位置关系，目标无人机在惯性坐标系下的位置P_t表示为：

P_t＝P₁+P₂+P₃ (1)

其中，P₁表示拦截无人机在惯性坐标系下的位置；P₂表示拦截无人机质心到摄像机光心在惯性坐标系下的距离向量，它由以下公式计算得到：