[发明专利]一种火箭残骸搜寻定位系统及方法

权利要求书

1.一种火箭残骸搜寻定位系统，其特征在于，包括通导探一体化无人机平台和多个传感定位平台，其中：

所述传感定位平台布置在火箭残骸预定回收区域的边缘，包括次声传感器模块和Lora终端模块；

所述通导探一体化无人机平台布置在火箭残骸预定回收区域的中心坐标上空，包括Lora网关模块、次声定位解析模块、导航控制模块和光学探测模块；

所述次声传感器模块与所述Lora终端模块连接，用于获取火箭残骸坠落时的次声信号并传输给所述Lora终端模块；

所述Lora终端模块连接于所述Lora网关模块，用于接收所述次声传感器模块获得的火箭残骸坠落时的次声信号方位角并发送给所述Lora网关模块；

所述次声定位解析模块与所述Lora网关模块和所述导航控制模块相连，用于根据接收自所述Lora网关模块的火箭残骸坠落时的次声信号方位角解析火箭残骸落点粗略位置坐标，并发送给所述导航控制模块；

所述导航控制模块用于控制所述通导探一体化无人机平台飞向所述火箭残骸落点粗略位置坐标；

所述光学探测模块用于实现火箭残骸的识别并获取精确位置坐标。

2.根据权利要求1所述的火箭残骸搜寻定位系统，其特征在于，所述传感定位平台共布设2组，每一组2台，总计布设传感定位平台4台，且两组传感定位平台的布设基线之间相互垂直。

3.根据权利要求2所述的火箭残骸搜寻定位系统，其特征在于，所述Lora终端模块和所述Lora网关模块之间采用Lora标准协议进行无线通信，其中，所述Lora网关模块支持4个以上所述Lora终端模块的信号的并行接收。

4.根据权利要求3所述的火箭残骸搜寻定位系统，其特征在于，所述导航控制模块中含有GPS/BD导航定位单元，所述GPS/BD导航定位单元实时获取所述通导探一体化无人机平台的坐标。

5.根据权利要求4所述的火箭残骸搜寻定位系统，其特征在于，所述光学探测模块包括光学传感器单元和光学处理单元，其中，所述光学传感器单元包括红外和可见光两类光学传感器。

6.一种利用如权利要求1至5中任一项所述的火箭残骸搜寻定位系统实施的火箭残骸搜寻定位方法，其特征在于，所述火箭残骸搜寻定位方法包括：

步骤1、每一组传感定位平台根据接收次声信号的时间差计算火箭残骸坠落时次声信号方位角α_i，计算公式为：

式中，i表示传感定位平台的组数，其值为1或2；表示第i组传感定位平台中两台传感定位平台接收次声信号的时间差；υ表示次声在空气中的传播速度，其值为340米/秒；d_i表示第i组传感定位平台中两台传感定位平台之间的距离；

步骤2、次声定位解析模块根据两组传感定位平台获得的次声信号方位角α₁和α₂计算得到火箭残骸落点粗略位置坐标T，计算公式为：

其中，P₁₁、P₁₂表示第一组传感定位平台中两个传感定位平台的坐标，表示第一组传感定位平台中两个传感定位平台对应的方向矢量；P₂₁、P₂₂表示第二组传感定位平台中两个传感定位平台的坐标，表示第二组传感定位平台中两个传感定位平台对应的方向矢量；表示第一组传感定位平台中第一个传感定位平台与火箭残骸落点形成的方向矢量；表示第二组传感定位平台中第一个传感定位平台与火箭残骸落点形成的方向矢量；

步骤3、导航控制模块获得次声定位解析模块计算得到火箭残骸落点粗略位置坐标T后，将T作为目标点，控制通导探一体化无人机平台飞到所述火箭残骸落点粗略位置坐标；

步骤4、通导探一体化无人机平台飞到火箭残骸落点粗略位置坐标T后，光学探测模块实现火箭残骸的识别并获取精确位置坐标。

7.根据权利要求6所述的火箭残骸搜寻定位方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4.1、光学探测模块实时获取火箭残骸落点现场图像；

步骤4.2、对火箭残骸落点现场图像预处理，将图像格式转化为jpg格式；

步骤4.3、对于预处理后的图像，采用卷积神经网络图像识别方法，识别出火箭残骸，并获得相对位置方向；

步骤4.4、根据相对位置方向，通导探一体化无人机平台调整自身位置，直至飞行至火箭残骸正上方，并记录坐标，作为火箭残骸的精确位置坐标。