CN108008738A - 基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，包括无人机、工作站和无人车，其中无人机包括相机、图像传输模块和控制信号接收机，相机将拍摄的带有位置及特征信息的图像经图像传输模块下传给地面信号接收机，工作站在接收无人机上相机采集到的图像后，找寻并对目标物和障碍物进行准确位置，通过信号发送模块将目标物和障碍物的位置信息传输给无人车的车载电脑，车载电脑根据目标物和障碍物的位置信息，设计出无人车行进路线，控制车辆向目标物前进完成目标跟踪，通过无人机与无人车的协作，提高了目标跟踪的可靠性、准确性和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，属于智能控制技术领域。
背景技术
目前，无人机与无人车在目标监测、检索、跟踪、救援、自主着陆、异构通讯、边境监视、等军事和民用方面发挥着越来越重要的作用。但单独的无人车在地面上目标跟踪过程中是局部规划且准确性不够。另外，无人车通常配备有各种传感器，但是，这些传感器具有视线限制，有时不能感知障碍物，经常不能为无人车提供足够的信息，导致目标跟踪效率极为低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，通过无人机与无人车的协作，提高了目标跟踪的可靠性和准确性，极大的提高了工作效率，以克服现有技术存在的不足。
本发明的技术方案：一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，包括：
无人机：包括相机、图像传输模块和控制信号接收机，其中相机与图像传输模块固定在无人机机身下方的云台上，相机与图像传输模块连接，图像传输模块与地面信号接收机连接，由相机拍摄的带有位置及特征信息的图像经图像传输模块下传给地面信号接收机，控制信号接收机固定在无人机机身内部，与遥控器通信连接，用于调整无人机当前的位置、速度、姿态信息进而便于相机实现目标物和障碍物的检测；
工作站：通过图像采集模块与地面信号接收机连接，通过信号发送模块与无人车上的车载电脑连接，工作站在接收无人机上相机采集到的图像后，找寻并对目标物和障碍物进行准确位置，通过信号发送模块将目标物和障碍物的位置信息传输给无人车的车载电脑；
无人车：车载电脑根据目标物和障碍物的位置信息，设计出无人车行进路线，控制车辆向目标物前进完成目标跟踪。
所述无人车上设有激光雷达导航系统，其将无人车周围环境的动态信息反馈给车载电脑，车载电脑在接收到信息后重新规划目标跟踪路径。
所述无人机具有GPS定位系统。
所述无人车上设有无线通信模块，无线通信模块与车载电脑通信连接，相邻无人车之间通过无线通信模块交互连接，实现信息交互。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明在使用过程中安全性极高，均采用智能化系统，尤其在危险物品检测中，大大的减少了人员伤亡。
2、本发明在目标跟踪过程中用无人机实现目标物与障碍物的感知，利用无人机的广阔视野更加精确的掌握了障碍物与目标物的准确位置，提高了目标跟踪的效率。
3、本发明在目标跟踪过程中用无人机与无人车的信息，将未知环境变成已知环境，用全局规划实现了目标跟踪，大大的减少了工作时间。
4、本发明无人车中的激光雷达传感器实现了未知动态障碍物的检测，用V2V实现了无人车的信息交互，更加准确的实现了目标跟踪。
附图说明
图1是本发明的组织结构示意图；
图中：1、机翼，2、无人机，3、控制信号接收机，4、图像传输模块，5、云台，6、相机，7、地面信号接收机，8、图像采集模块，9、工作站，10、信号发送模块， 11、目标物，12、障碍物，13、雷达传感器，14、无人车， 15、车载电脑，16、操作人员，17、遥控器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参考图1，本实施例一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，包括：
无人机2：无人机2是由4个机翼1组成的四旋翼无人机2，其上安装有相机6、图像传输模块4、控制信号接收机3和GPS定位系统，其中相机6与图像传输模块4固定在无人机2机身下方的云台5上，相机6与图像传输模块4连接，图像传输模块4与地面信号接收机7连接，由相机6拍摄的带有位置及特征信息的图像经图像传输模块4下传给地面信号接收机7，控制信号接收机3固定在无人机2机身内部，与遥控器17通信连接，用于调整无人机2当前的位置、速度、姿态信息进而便于相机6实现目标物11和障碍物12的检测；
工作站9：通过图像采集模块8与地面信号接收机7连接，通过信号发送模块10与无人车14上的车载电脑15连接，工作站9在接收无人机2上相机6采集到的图像后，找寻并对目标物11和障碍物12进行准确位置，通过信号发送模块10将目标物11和障碍物12的位置信息传输给无人车14的车载电脑15；
无人车14：车载电脑15根据目标物11和障碍物12的位置信息，设计出无人车14行进路线，控制车辆向目标物11前进完成目标跟踪。
所述无人车14上设有激光雷达导航系统，其将无人车14周围环境的动态信息反馈给车载电脑15，车载电脑15在接收到信息后重新规划目标跟踪路径，以对先前的路径进行修正。
所述无人车14上设有无线通信模块，无线通信模块与车载电脑15通信连接，相邻无人车14之间通过无线通信模块交互连接，实现信息交互。
无人机2的优点在于可以提供广泛的视野并可以实现目标的快速检索或检测，并且可以准确的为无人车14提供关键信息；利用无人机2和无人车14的各自优点，设计出无人机2与无人车14协同下的目标跟踪系统。无人机2负责对目标物11及障碍物12进行准确定位，将信息传输给地面工作站9，为无人车14进行目标跟踪提供基础条件；地面工作站9根据无人机2的信息作出目标跟踪的初步方案，因为跟踪环境处在动态变化过程中，无人车14接收到初步方案，根据激光雷达传感器13对周围环境的感知，实现无人车14与无人车14的信息交互，结合无人机2与无人车14的信息作出目标跟踪的准确方案。
工作开始后，为了及时而又正确地收集障碍物12和目标物11的位置， 先由操作人员16用无人机2遥控器17通过控制信号接收机3控制无人机2，无人机2用相机6对周围环境的障碍物12和目标物11进行搜索和定位，无人机2将得到的信息通过图像传输送给工作站9，当工作站9接收到目标物11和障碍物12的信息后，将信息传输给车载电脑15，如果工作站9接收不到相关信息，无人机2重新搜索和定位目标物11和障碍物12。 当车载电脑15接受到工作站9的信息后初步设定以条可行的目标跟踪路径。在目标跟踪过程中，激光雷达导航系统中的雷达传感器13感知周围环境对未知动态障碍物12进行识别反馈给车载电脑15，如果车载电脑15接收到雷达传感器13的信号及时作出路径规划调整，设计出更准确的目标跟踪路径，若雷达传感器13没有检测到动态障碍物12则按照原来的路径进行目标跟踪。在目标跟踪过程中可能会有无人车14出现信号中断，完成目标跟踪的标准是：无人车14中有一辆车到达目标物11的旁边完成目标跟踪过程。如果都没有完成目标跟踪，则需要加入更多的无人车14。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，其特征在于，包括：
无人机（2）：包括相机（6）、图像传输模块（4）和控制信号接收机（3），其中相机（6）与图像传输模块（4）固定在无人机（2）机身下方的云台（5）上，相机（6）与图像传输模块（4）连接，图像传输模块（4）与地面信号接收机（7）连接，由相机（6）拍摄的带有位置及特征信息的图像经图像传输模块（4）下传给地面信号接收机（7），控制信号接收机（3）固定在无人机（2）机身内部，与遥控器（17）通信连接，用于调整无人机（2）当前的位置、速度、姿态信息进而便于相机（6）实现目标物（11）和障碍物（12）的检测；
工作站（9）：通过图像采集模块（8）与地面信号接收机（7）连接，通过信号发送模块（10）与无人车（14）上的车载电脑（15）连接，工作站（9）在接收无人机（2）上相机（6）采集到的图像后，找寻并对目标物（11）和障碍物（12）进行准确位置，通过信号发送模块（10）将目标物（11）和障碍物（12）的位置信息传输给无人车（14）的车载电脑（15）；
无人车（14）：车载电脑（15）根据目标物（11）和障碍物（12）的位置信息，设计出无人车（14）行进路线，控制车辆向目标物（11）前进完成目标跟踪。
2.根据权利要求1所述的基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，其特征在于：所述无人车（14）上设有激光雷达导航系统，其将无人车（14）周围环境的动态信息反馈给车载电脑（15），车载电脑（15）在接收到信息后重新规划目标跟踪路径。
3.根据权利要求1所述的基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，其特征在于：所述无人机（2）具有GPS定位系统。
4.根据权利要求1所述的基于无人机与无人车协同下的目标跟踪系统，其特征在于：所述无人车（14）上设有无线通信模块，无线通信模块与车载电脑（15）通信连接，相邻无人车（14）之间通过无线通信模块交互连接，实现信息交互。
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