CN105527975A - 一种基于无人机的目标跟踪系统 - Google Patents

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程涛
李章菁
莫义弘
冯平
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程涛
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Abstract

本发明涉及一种基于无人机的目标跟踪系统。系统包括无人机和第一卫星定位装置，第一卫星定位装置安装在目标上，用于对目标的实时位置进行定位，并将目标的实时位置信号发送给无人机，无人机包括飞控主板和第二卫星定位装置，飞控主板接收目标的实时位置信号，同时，通过第二卫星定位装置对无人机的实时位置进行定位，并根据无人机的实时位置及目标的实时位置控制无人机对目标进行跟踪飞行；在进行跟踪飞行的过程中，飞控主板根据无人机的实时位置及目标的实时位置实时计算无人机与目标之间的距离，并控制无人机的飞行速度以使该距离保持在预设范围。本发明不需人工操作就可实现通过无人机自动跟踪目标，根据目标类型的不同，可广泛应用于诸多领域。

Description

一种基于无人机的目标跟踪系统
技术领域
本发明涉及目标跟踪技术领域，尤其涉及一种基于无人机的目标跟踪系统。
背景技术
卫星定位技术的迅猛发展，使得对移动载体的定位更加快速化和高精度化，这为实现自动跟踪提供了一个强有力的基础平台。军事上，制导与反导都要求装备具有快速、灵活的反应能力，来准确地对随机或移动目标进行定位跟踪，进而完成瞄准和跟踪打击等一系列动作；在通信领域，移动载体之间的相互通信和移动载体与静止载体之间的通信都依赖于自动跟踪技术，如卫星天线自动跟踪系统，就是使地面运动载体上安装的天线能时刻对准某一卫星，来实现运动载体与固定卫星之间的高质量通讯；在天文领域，要研究某一天体的运行规律，就必须对它时刻追踪，将原有的机械式的手动跟踪望远镜设置成可自动跟踪的控制系统，无疑会大大节省出人力，而且观测不受环境条件的影响。
目前发达国家已有实用的用于移动式卫星通讯天线自动跟踪系统的产品出现，但价格昂贵，而我国尚无。因此由此联想，开发一种基于无人机的自动跟飞的方法与技术在我国是具有重大现实意义的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于无人机的目标跟踪系统，可实现对目标的自动跟踪，无需人工操作。本发明是这样实现的：
一种基于无人机的目标跟踪系统，包括无人机和第一卫星定位装置，所述第一卫星定位装置安装在目标上，用于对目标的实时位置进行定位，并将目标的实时位置信号发送给所述无人机，所述无人机包括飞控主板和第二卫星定位装置，所述飞控主板接收目标的实时位置信号，同时，通过所述第二卫星定位装置对无人机的实时位置进行定位，并根据无人机的实时位置及目标的实时位置控制无人机对目标进行跟踪飞行；
在进行跟踪飞行的过程中，所述飞控主板根据无人机的实时位置及目标的实时位置实时计算无人机与目标之间的距离，并控制无人机的飞行速度以使该距离保持在预设范围。
进一步地，所述无人机上还安装有加速度传感器，所述飞控主板通过所述加速度传感器实时检测所述无人机的加速度，当检测到加速度时，控制无人机进行上升操作。
进一步地，所述无人机上还安装有超声波传感器，所述飞控主板通过所述超声波传感器实时检测所述无人机前方预设距离内是否有障碍物，当检测到有障碍物时，控制所述无人机上升。
进一步地，当所述距离超过所述预设范围的时间达到预设时间时，所述飞控主板根据无人机的实时位置及目标的实时位置控制所述无人机以所述目标为返航目标返航。
进一步地，返航时，所述飞控主板控制所述加速度传感器和超声波传感器关闭。
进一步地，所述目标为舰船，所述舰船上设有无人机停机位，所述第一卫星定位装置的天线安装在所述舰船的无人机停机位位置。
进一步地，所述第一卫星定位装置和第二卫星定位装置为GPS卫星定位装置。
与现有技术相比，本发明通过在无人机和目标上均安装GPS定位装置对无人机和目标的实时位置进行定位，再通过无人机的飞控主板根据无人机和目标的实时位置控制无人机在预设的距离范围内对目标进行跟踪飞行，不需要人工操作就可实现通过无人机对目标的自动跟踪，根据目标类型的不同，本发明可广泛应用于诸多领域。
附图说明
图1：本发明提供的基于无人机的目标跟踪系统的基本工作原理示意图；
图2：目标跟踪系统的组成示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1是本发明提供的基于无人机的目标跟踪系统的基本工作原理示意图，参考图1，该目标跟踪系统的基本工作原理是，目标2和无人机1上都安装有卫星定位装置(图1未示出)，用于给自身的实时位置进行定位。目标2根据接收到的卫星定位信号对自身进行定位，并将自身的实时位置信号发送给无人机1。无人机1可采用多旋翼无人机，如四旋翼无人机。无人机1也根据接收到的卫星定位信号对自身进行定位，同时，结合自身的位置和接收到的目标2的位置信息对目标2进行自动跟踪飞行。图1中的目标2为舰船，以舰船作为卫星定位装置的载体。根据需要，目标2也可以是其他任何有需要被跟踪且可以安装卫星定位装置的载体，如其他水上、路上或空中交通工具，或其他移动目标。
图2所示为目标跟踪系统的组成示意图，该目标跟踪系统包括无人机1和第一卫星定位装置201，第一卫星定位装置201安装在目标2上，用于对目标2的实时位置进行定位，并将目标2的实时位置信号发送给无人机1，当目标2为舰船时，舰船上设有无人机停机位，第一卫星定位装置201的天线可安装在舰船的无人机停机位位置。无人机1包括飞控主板101和第二卫星定位装置102，飞控主板101接收目标2的实时位置信号，同时，通过第二卫星定位装置102对无人机1的实时位置进行定位，并根据无人机1的实时位置及目标2的实时位置控制无人机1对目标2进行跟踪飞行。飞控主板101可根据无人机1当前的实时位置，以目标2的实时位置为飞行目标对目标2进行跟踪飞行。在进行跟踪飞行的过程中，飞控主板101根据无人机1的实时位置及目标2的实时位置实时计算无人机1与目标2之间的距离，并控制无人机1的飞行速度以使该距离保持在预设范围。一般而言，为安全起见，预设范围设置在20m±5m的范围。第一卫星定位装置201和第二卫星定位装置102为GPS卫星定位装置。
无人机1上还安装有加速度传感器103，飞控主板101通过加速度传感器103实时检测无人机1的加速度，当检测到加速度时，控制无人机1进行上升操作。当无人机1突然发生意外情况，如大风或者自身稳定性不好突然跌落，这时，飞控主板101通过加速度传感器103检测到无人机1产生加速度，于是飞控主板101通过预先写入的程序控制无人机1进行紧急上升操作，从而防止意外发生。
无人机1上还安装有超声波传感器104，飞控主板101通过超声波传感器104实时检测无人机1前方预设距离内是否有障碍物，当检测到有障碍物时，控制无人机1上升。超声波传感器104主要用于检测无人机1前方是否有鸟类等障碍物，避免无人机1与障碍物相撞。当飞控主板101通过超声波传感器104检测到预设距离内有障碍物时，同样通过预先写入的程序控制无人机1进行紧急上升操作，防止意外发生。预设距离和无人机1的飞行速度共同影响到无人机1为避免与障碍物相撞所允许的反应时间，因此，预设距离可根据无人机1的飞行速度进行设置，即预设距离可为无人机1飞行速度的函数，当然预设距离也可根据经验设置一固定范围。
当距离超过预设范围的时间达到预设时间时，飞控主板101根据无人机1的实时位置及目标2的实时位置控制无人机1以目标2为返航目标返航。飞控主板101实时检测无人机1与目标2的距离是否在预设范围，如果检测到无人机1与目标2的距离超过预设范围，且超过时间达到预设时间，为安全起见，则飞控主板101控制无人机1以目标2为返航目标返航。返航时，飞控主板101控制加速度传感器103和超声波传感器104关闭，防止在返航途中加速度传感器103或超声波传感器104工作而使无人机1意外上升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无人机的目标跟踪系统，其特征在于，包括无人机和第一卫星定位装置，所述第一卫星定位装置安装在目标上，用于对目标的实时位置进行定位，并将目标的实时位置信号发送给所述无人机，所述无人机包括飞控主板和第二卫星定位装置，所述飞控主板接收目标的实时位置信号，同时，通过所述第二卫星定位装置对无人机的实时位置进行定位，并根据无人机的实时位置及目标的实时位置控制无人机对目标进行跟踪飞行；
在进行跟踪飞行的过程中，所述飞控主板根据无人机的实时位置及目标的实时位置实时计算无人机与目标之间的距离，并控制无人机的飞行速度以使该距离保持在预设范围。
2.如权利要求1所述的目标跟踪系统，其特征在于，所述无人机上还安装有加速度传感器，所述飞控主板通过所述加速度传感器实时检测所述无人机的加速度，当检测到加速度时，控制无人机进行上升操作。
3.如权利要求1所述的目标跟踪系统，其特征在于，所述无人机上还安装有超声波传感器，所述飞控主板通过所述超声波传感器实时检测所述无人机前方预设距离内是否有障碍物，当检测到有障碍物时，控制所述无人机上升。
4.如权利要求1所述的目标跟踪系统，其特征在于，当所述距离超过所述预设范围的时间达到预设时间时，所述飞控主板根据无人机的实时位置及目标的实时位置控制所述无人机以所述目标为返航目标返航。
5.如权利要求4所述的目标跟踪系统，其特征在于，返航时，所述飞控主板控制所述加速度传感器和超声波传感器关闭。
6.如权利要求1所述的目标跟踪系统，其特征在于，所述目标为舰船，所述舰船上设有无人机停机位，所述第一卫星定位装置的天线安装在所述舰船的无人机停机位位置。
7.如权利要求1所述的目标跟踪系统，其特征在于，所述第一卫星定位装置和第二卫星定位装置为GPS卫星定位装置。
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