CN106094876A - 一种无人机目标锁定系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机目标锁定系统及其方法，包括无人机功能模块和地面控制站模块，所述无人机功能模块包括地面交互系统，视频拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动和云台控制，所述地面控制站模块包括无人机地面交互系统，任务规划，数字地图，目标设置，视频叠加和飞行监控，所述无人机功能模块和所述地面控制站模块通过所述地面交互系统和所述无人机地面交互系统来相互连通。本发明通过对目标物体的地理位置识别以及图像识别，实现飞行过程中锁定目标的方法；进一步地，结合对云台系统的控制，可实现运动过程对目标物体的定向跟踪、拍摄。

Description

一种无人机目标锁定系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种无人机目标锁定系统及其方法。

背景技术

在无人机航拍过程中，需要操作者实时控制云台（摄像头）指向，从而实现对目标物体的捕捉。在很多场合，需要在飞行姿态、位置变换过程中，保持对目标物体的摄像，一般是俩位操作者在操作：一位负责飞行控制；一位负责摄影控制。 即便如此，这种手动操作的实时性已经难以满足需求。

随着无人机的发展，传统的摄影已经演化为空中摄影。由于空中飞行受到飞行环境影响较大，拍摄质量需要很高的操作技巧。

进一步地，在某些特定应用场合，需要对某一区域做定点录像，此时，摄像头的指向要随着飞行轨迹的变化实时调整，否则会导致镜头偏离目标。

这些靠人为的操作已经很难满足其响应速度，在本发明中，依靠对目标物体的数字化标识，由系统自动控制云台（摄像头）的方向，实现了对目标物体不间断的高质量拍摄效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种无人机目标锁定系统及其方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种无人机目标锁定系统，包括无人机功能模块和地面控制站模块，所述无人机功能模块包括地面交互系统，视频拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动和云台控制，所述地面控制站模块包括无人机地面交互系统，任务规划，数字地图，目标设置，视频叠加和飞行监控，所述无人机功能模块和所述地面控制站模块通过所述地面交互系统和所述无人机地面交互系统来相互连通。

根据上述所述的无人机目标锁定系统的方法，包括以下步骤：

步骤1）飞行路径规划并上传无人机；

步骤2）无人机按照规划的路径飞行；

步骤3）实时视频回传和位置信息回传；

步骤4）视频叠加显示；

步骤5）选择目标位置并上传无人机；

步骤6）实时视频回传和位置信息回传；

步骤7）按照路径飞行并根据当前位置与目标位检查并调整云台；

步骤8）实时视频回传和位置信息回传；

步骤9）目标物体的视频叠加显示。

本发明的有益效果:

本发明通过对目标物体的地理位置识别以及图像识别，实现飞行过程中锁定目标的方法；进一步地，结合对云台系统的控制，可实现运动过程对目标物体的定向跟踪、拍摄。

附图说明

图1是本发明的无人机功能模块示意图；

图2是本发明的地面控制站模块示意图；

图3是本发明的目标物体地理位置标识示意图；

图4是本发明的飞行过程中目标物体定向拍摄示意图；

图5是本发明的目标定向拍摄的流程示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1和图2所示，一种无人机目标锁定系统，包括无人机功能模块和地面控制站模块，所述无人机功能模块包括地面交互系统，视频拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动和云台控制，所述地面控制站模块包括无人机地面交互系统，任务规划，数字地图，目标设置，视频叠加和飞行监控，所述无人机功能模块和所述地面控制站模块通过所述地面交互系统和所述无人机地面交互系统来相互连通。

如图5所示，根据上述所述的无人机目标锁定系统的方法，包括以下步骤：

步骤1）飞行路径规划并上传无人机；

步骤2）无人机按照规划的路径飞行；

步骤3）实时视频回传和位置信息回传；

步骤4）视频叠加显示；

步骤5）选择目标位置并上传无人机；

步骤6）实时视频回传和位置信息回传；

步骤7）按照路径飞行并根据当前位置与目标位检查并调整云台；

步骤8）实时视频回传和位置信息回传；

步骤9）目标物体的视频叠加显示。

另外

如图1所示：

速度/加速度传感器： 检测当前三维速度、加速度信息，用以完成姿态解析；

角速度、加速度传感器： 检测当前三维角速度、加速度信息，用以完成姿态解析；

GPS: 与卫星通信，获得当前地理位置信息；

电机驱动：驱动电机，完成位移或者姿态调整；

云台控制，用来控制摄像头的转向，在飞行过程中完成对目标物体的定向拍摄；

视频拍摄系统： 对目标物体进行拍摄，数据可实时传送回地面站控制系统；

地面交互系统： 用以与地面车载导航系统交互，接收任务规划，飞机控制，并实时传回视频信息；

目标跟随系统：用以接受地面站发送的目标地理位置信息，通过飞行过程中实时获取飞机位置，经过数据处理后，通过云台控制调整摄像头来锁定目标物体。

如图2所示：

地面控制站需要具备如下功能模块；

无人机地面交互系统： 数据通路链路，用以与无人机交互，发送任务规划，飞机控制，并实时接收视频信息；

任务规划： 设置无人机飞行路径；

数字地图： 根据无人机当前位置GPS信息，动态显示其地面周边地图信息；

目标设置： 在数字地图上选择目标位置，并通过无人机地面交互系统上传目标信息给无人机；

视频叠加： 接收无人机采集的视频，通过与数字地图叠加输出显示；

飞行控制： 常规飞行数据监控/起飞/返航等。

如图3所示，在飞行过程中，无人机持续将实时视频信息以及视频采集位置等发送给地面站。地面站将该地理位置的数字地图与视频叠加，实现实景地图显示。

当需要设定目标物体时，控制者可在地面站实景地图上选择区域，数字地图将此区域解析成具体的GPS位置(gps_target)，通过通讯链路，将该信息发送给无人机。

如图4所示，当无人机在规划的路径上飞行时，其不断获取自身的GPS位置信息(gps_cur),并与先前所设定的目标GPS位置(gps_target)进行运算，得出云台的姿态信息。

进一步地，通过云台控制系统，将所需的云台目的姿态信息传导到云台，实现其姿态调整并持续指向所需的目的物体。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种无人机目标锁定系统，其特征在于，包括无人机功能模块和地面控制站模块，所述无人机功能模块包括地面交互系统，视频拍摄系统，速度/加速度传感器，GPS，角速度/加速度传感器，电机驱动和云台控制，所述地面控制站模块包括无人机地面交互系统，任务规划，数字地图，目标设置，视频叠加和飞行监控，所述无人机功能模块和所述地面控制站模块通过所述地面交互系统和所述无人机地面交互系统来相互连通。

2.根据权利要求1所述的无人机目标锁定系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）飞行路径规划并上传无人机；

步骤2）无人机按照规划的路径飞行；

步骤3）实时视频回传和位置信息回传；

步骤4）视频叠加显示；

步骤5）选择目标位置并上传无人机；

步骤6）实时视频回传和位置信息回传；

步骤7）按照路径飞行并根据当前位置与目标位检查并调整云台；

步骤8）实时视频回传和位置信息回传；

步骤9）目标物体的视频叠加显示。