[发明专利]基于机器视觉的多无人机探测定位跟踪系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的多无人机探测定位跟踪系统及方法，该系统中包括不少于两个的无人机探测定位装置，该装置包括基座，以及固定在基座上的rtk定位天线、惯性测量模块、计算终端和不少于两个的摄像模块。无人机探测定位装置通过组成双目相机组，用于对空中的运动无人机进行检测；惯性测量模块和两个rtk定位天线分别用于测得整个装置的位置和姿态，计算终端计算得到探测到的无人机在地球坐标系中的位置。本发明系统还包括中心数据处理单元，利用目标运动的时空连续性进行数据关联，对多无人机位置与跟踪轨迹进行匹配，从而实现轨迹的更新和轨迹融合。本发明的系统和方法可以实现复杂城市环境中对多无人机的检测、定位与跟踪。

技术领域

本发明属于无人机探测领域，具体涉及一种基于机器视觉的多无人机探测定位跟踪系统及方法。

背景技术

近些年，无人机在全球范围内的迅速发展。无人机集群作为新兴研究领域，展现出强大的任务执行能力，并应用于各个领域。但由于无人机体积小、飞行速度快、制作成本低，一旦被不法分子利用，会对社会公共安全产生较大的威胁。针对无人机的威胁时，重点防控区域需要及时获取威胁无人机的位置、轨迹等信息。在复杂的城市环境中，视野有限、楼层遮挡、人流、车流等干扰会严重影响无人机的检测，传统的探测手段无法准确分辨出三维空间中的无人机。

城市环境中高楼林立、有大量的人流车流，传统的雷达技术手段探测区域受限于楼房遮挡，且人流车流会对检测结果有很大的干扰，不适用于复杂的城市环境；另一种常用的无人机探测跟踪方式是采用激光测距仪结合相机实现无人机的检测、定位与跟踪。但想通过激光测距云台测量出无人机的位置，就需要控制激光测距仪对准无人机并保持稳定的跟踪，然而无人机的飞行状态是不确定的、这使得激光测距云台难以控制对准无人机，更不必说保持稳定的跟踪；且无人机的反射平面很小，距离较远时，通过无人机机身平面反射回来的回波能量很小。所以利用激光测距手段几乎无法实现无人机的定位；更无法实现对多架无人机的定位与跟踪。

发明内容

为解决复杂环境下，多无人机检测、定位、跟踪的问题，本发明提出一种基于机器视觉的多无人机探测定位跟踪系统及方法。该方法能在复杂环境中检测、定位多无人机在三维空间中的位置，并持续跟踪多无人机的轨迹。

一种基于机器视觉的空中多无人机探测定位装置，该装置包括基座，以及固定在所述基座上的rtk(Real Time Kinematic)定位天线、惯性测量模块、计算终端和不少于两个的摄像模块；不少于两个的摄像模块的排布保证整个装置的360°的探测区域都能被两个及以上的摄像模块的视场覆盖，用于对空中的运动无人机进行检测；所述惯性测量模块和两个rtk定位天线分别用于测得整个装置的位置和姿态数据；

所述计算终端用于接收不少于两个的摄像模块的图像数据，并将其输入内置的无人机探测算法中，得到无人机的检测结果；并将无人机的检测结果、图像数据以及整个装置的位置和姿态数据输入双目定位算法，得到探测到的无人机在地球坐标系中的位置。

进一步地，所述摄像模块为180°全景相机，共有四个，水平并排固定在所述基座的顶端的四个角上，且相邻两个摄像模块之间夹角为90°；每个所述摄像模块均有四个并排的摄像头，四个摄像头朝向与相机中线夹角分别为-67.5°、-22.5°、22.5°和67.5°，单个摄像头的视场角能覆盖50度以上的范围。

一种基于机器视觉的空中多无人机的分布式探测系统，该系统包括中心数据处理单元、通信组件以及n个探测定位装置，n≥2；

所述探测定位装置通过所述通信组件与所述中心数据处理单元通信；