CN108981794A - 一种海上侦察系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海上侦察系统，该系统包括无人机侦察子系统、海上监控子系统和待命舰艇子系统，整个系统联动无人机、海上控制平台和待命舰艇共同执行海上侦察任务，利用无人机侦察子系统作为监测海域内的实时信息采集端，通过海上监控子系统监控接收无人机采集的信息并作出决策，根据环境情况将任务信息发送给距目标位置最近的待命舰艇，整个系统在海上侦察任务执行过程中高效可靠，并且不受地域、时间等因素的限制。

Description

一种海上侦察系统

技术领域

本发明涉及无人机领域和海上侦察技术领域，具体涉及一种联动无人机与舰艇的海上侦察系统。

背景技术

海域边境地区侦察措施，主要有三种方式：人力探查、载人大飞机航测和卫星遥感。其中：人力探查主要是大量的组织人员进行拉网式海岸巡防、这一方式存在隐患问题较多，如浪费人力、海岸线较长、交通不便，还有一些人眼的可视范围的局限等，效率低下、也极其不便，这一方式只能作为海域治理的辅助手段；载人大飞机航测主要是使用海监直升机进行航测，发现海域污染、非法舰船或者目标物后，通知地面人员去处理，这一方式只能在海域应急事件发生后使用，而且天气情况经常影响飞机飞行，如超低空飞行，用人眼识别，尤其在海洋环境复杂、海岸范围广阔的情况下飞行，存在由于油耗高、环境恶劣导致迫降等安全问题，是一种成本高、风险大的工作方式；另一种采用卫星遥感的方式，我国2006年已取得成功，但是最大的问题运营成本和可编程轨道应急受到周期限制，而且一颗工作寿命为三年的中型遥感卫星的费用大约4 亿-6 亿美元，维护费用更是高昂，而且这种方式仅适用于短期侦测大面积海域，不可能长时间使用，更不适合小面积海域的侦察工作。

由此可见，如何提供一种不受时间和地域限制、侦察效率高且安全可靠的海上侦察系统成为海域侦察技术领域的相关人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不受时间和地域限制、侦察效率高且安全可靠的海上侦察系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种海上侦察系统，该系统包括

无人机侦察子系统，所述无人机侦察子系统实时获取目标海域范围内的图像信息，并在图像中标记出存在可疑目标的位置和海域内天气恶劣的区域，得到海域图像信息；

海上监控子系统，所述海上监控子系统接收所述无人机侦察子系统发送的海域图像信息，根据海域图像信息中标记出的可疑目标的位置及所在位置天气情况生成决策信息；

待命舰艇子系统，所述待命舰艇子系统包括多个待命舰艇，所述待命舰艇子系统实时将每个待命舰艇的待命位置信息回传给所述海上监控子系统，所述待命舰艇子系统接收到海上监控子系统发送的决策信息后，执行所述决策信息，并将决策信息执行结果回传给海上监控子系统。

本发明的有益效果是：整个系统联动无人机、海上控制平台和待命舰艇共同执行海上侦察任务，利用无人机作为监测海域内的实时信息采集端，通过海上监控站监控接受无人机采集的信息并作出决策，根据环境情况将任务信息发送给距目标位置最近的待命舰艇，整个系统在海上侦察任务执行过程中高效可靠，并且不受地域、时间等因素的限制。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述无人机侦察子系统包括

GPS定位模块，所述GPS定位模块实时获取无人机所在位置信息；

目标感知模块，所述目标感知模块实时感知无人机周围存在的目标物，测算无人机距离目标物的距离，得到目标物测算结果信息；

气象雷达，所述气象雷达实时监测无人机所在海域内的天气信息；

周视侦察模块，所述周视侦察模块根据光线状况切换相应的图像采集设备，并驱动图像采集设备旋转，采集无人机所在海域的周视图像信息；

图像信息处理模块，所述图像信息处理模块接收所述气象雷达的天气信息，以及所述周视侦察模块的周视图像信息，在周视图像信息中标记出天气信息及可疑目标位置信息，得到海域图像信息；

中央处理器，所述GPS定位模块、所述目标感知模块和所述图像信息处理模块均与所述中央处理器电连接，所述中央处理器接收所述无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息，并根据所述目标物测算结果信息控制无人机躲避目标物；

存储器，所述存储器与所述中央处理器电连接，所述存储器存储所述无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息；

供电模块，所述供电模块为整个无人机侦察子系统供电；

通信模块，所述通信模块与所述中央处理器的输出端口电连接，接收并发送所述无人机所在位置信息和海域图像信息到所述海上监控子系统。

采用上述进一步方案的有益效果是无人机侦察子系统可实现定位、图像采集、天气信息采集等多种功能，并可以通过通信模块传输信息给海上监控子系统，整个信息采集的过程安全高效。

进一步，所述目标感知模块包括

激光测距传感器，激光测距传感器获取目标物相对于无人机机体的位置信息；

三维电子罗盘，三维电子罗盘获取目标物相对于无人机机体的角度信息；

数据处理单元，激光测距传感器和三维电子罗盘均与数据处理单元，数据处理单元根据目标物相对于无人机机体的位置信息和角度信息计算得到目标物的位置信息，并将得到的目标物的位置信息发送给所述中央处理器。

采用上述进一步方案的有益效果是通过激光测距传感器和三维电子罗盘的应用准确获悉目标物位置，有利于机体准确躲避障碍物，以保证无人机飞行过程的安全。

进一步，所述图像信息处理模块包括

图像提取单元，所述图像提取单元提取气象雷达发送的所述无人机所在海域内的天气信息和周视侦察模块发送的无人机所在海域的周视图像信息；

图像处理单元，所述图像处理单元将所述无人机所在海域的周视图像信息与其内部预设的参照图像比对，判断周视图像信息中是否存在可疑物及可疑物所在位置，得到周视图像信息可疑物判断结果，所述图像处理单元根据无人机所在海域内的天气信息分析得到恶劣天气发生位置信息；

图像标记单元，所述图像标记单元接收周视图像信息可疑物判断结果和恶劣天气发生位置信息，并将可疑物位置和恶劣天气发生位置在周视图像中标记出，得到海域图像信息，所述图像标记单元将海域图像信息发送给所述中央处理器。

采用上述进一步方案的有益效果是通过图像处理单元和图像标记单元将提取的图像信息中可疑物的位置及海域内天气情况的标注，使图像信息更加清晰明了，便于监控端的查看。

进一步，所述周视侦察模块包括光控摄像模式切换单元、周视电机驱动单元、红外热成像仪、可见光摄像机和图像信息发送单元，所述光控摄像模式切换单元与所述周视电机驱动单元电连接，所述红外热成像仪和所述可见光摄像机分别与所述周视电机驱动单元电连接，所述红外热成像仪和所述可见光摄像机还分别与所述图像信息发送单元电连接，所述图像信息发送单元与所述图像提取单元电连接。

进一步，所述光控摄像模式切换单元根据其内预设的光线强度阈值进行模式选择，所述可见光摄像机工作于实际光线强度大于光线强度阈值的时间段内，所述红外热成像仪工作于实际光线强度小于光线强度阈值的时间段内。

采用上述进一步方案的有益效果是通过光控摄像模式切换单元内预设光线强度阈值与实际光线强度比对的结果，选择开启红外热成像仪或可见光摄像机，从而通过光线情况选择合适的图像采集设备，使采集到的图像更加清晰。

进一步，所述海上监控子系统包括第一通信模块、海上图像监控设备、决策生成模块、待命舰艇位置获取模块、待命舰艇选择模块和第二通信模块，所述第一通信模块的信号接收端与无人机侦察子系统的所述通信模块通讯连接，所述第一通信模块的信号发送端与所述海上图像监控设备电连接，所述海上图像监控设备与所述决策生成模块电连接，所述待命舰艇位置获取模块与所述待命舰艇选择模块电连接，所述决策生成模块和所述待命舰艇选择模块均与所述第二通信模块电连接，所述第二通信模块与所述待命舰艇子系统通讯连接。

进一步，所述待命舰艇子系统包括任务接收模块、执行结果反馈模块、待命位置定位模块和通信模块，所述任务接收模块与所述第二通信模块通讯连接，所述任务接收模块还与所述执行结果反馈模块电连接，所述执行结果反馈模块和所述待命位置定位模块均与所述通信模块电连接，所述通信模块还与所述待命舰艇位置获取模块通讯连接。

采用上述进一步方案的有益效果是决策生成模块根据海上图像监控设备显示的图像信息，通过结合考虑可疑物存在海域的天气信息及海域环境状况，根据实际情况作出决策并将任务信息发送给待命舰艇子系统的任务接收模块，接到任务后的待命舰艇前往可疑物所在海域执行任务，并将任务执行结果反馈给海上监控子系统的第二通信模块，从而快速高效的完成侦察任务。

进一步，所述通讯连接时数据的传输为雷达传输、WLAN传输或GPRS传输。

附图说明

图1为本发明一种海上侦察系统子系统数据传输关系示意图；

图2为本发明一种海上侦察系统中无人机侦察子系统的模块组成框图；

图3为本发明一种海上侦察系统中目标感知模块的结构框图；

图4为本发明一种海上侦察系统中图像信息处理模块的结构框图；

图5为本发明一种海上侦察系统中周视侦察模块的结构框图；

图6为本发明一种海上侦察系统中海上监控子系统的模块组成框图；

图7为本发明一种海上侦察系统中待命舰艇子系统的模块组成框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、无人机侦察子系统 ，11、中央处理器 ，12、GPS定位模块 ，13、目标感知模块 ，131、激光测距传感器 ，132、三维电子罗盘 ，133、数据处理单元 ，14、通信模块 ，15、气象雷达，16、图像信息处理模块 ，161、图像提取单元 ，162、图像处理单元 ，163、图像标记单元 ，17、周视侦察模块 ，171、光控摄像模式切换单元 ，172、周视电机驱动单元 、173、红外热成像仪 ，174、可见光摄像机 ，175、图像信息发送单元 ，18、存储器 ，19、供电模块 ，2、海上监控子系统 ，21、第一通信模块 ，22、海上图像监控设备 ，23、决策生成模块 、24、待命舰艇位置获取模块、25、待命舰艇选择模块 ，26、第二通信模块 ，3、待命舰艇子系统 ，31、任务接收模块 ，32、执行结果反馈模块 ，33、待命位置定位模块 ，34、通信模块 。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种海上侦察系统，该系统包括

无人机侦察子系统1，无人机侦察子系统1实时获取目标海域范围内的图像信息，并在图像中标记出存在可疑目标的位置和海域内天气恶劣的区域，得到海域图像信息；

海上监控子系统2，海上监控子系统2接收无人机侦察子系统1发送的海域图像信息，根据海域图像信息中标记出的可疑目标的位置及所在位置天气情况生成决策信息；

待命舰艇子系统3，待命舰艇子系统3包括多个待命舰艇，待命舰艇子系统3实时将每个待命舰艇的待命位置信息回传给海上监控子系统2，待命舰艇子系统3接收到海上监控子系统2发送的决策信息后，执行决策信息，并将决策信息执行结果回传给海上监控子系统2。

参见附图2，本实施例中无人机侦察子系统1包括

GPS定位模块12，GPS定位模块12实时获取无人机所在位置信息；

目标感知模块13，目标感知模块13实时感知无人机周围存在的目标物，测算无人机距离目标物的距离，得到目标物测算结果信息；

气象雷达15，气象雷达15实时监测无人机所在海域内的天气信息；

周视侦察模块17，周视侦察模块17根据光线状况切换相应的图像采集设备，并驱动图像采集设备旋转，采集无人机所在海域的周视图像信息；

图像信息处理模块16，图像信息处理模块16接收气象雷达15的天气信息，以及周视侦察模块17的周视图像信息，在标记出周视图像信息中标记出天气信息及可疑目标位置信息，得到海域图像信息；

中央处理器11，GPS定位模块12、目标感知模块13和图像信息处理模块16均与中央处理器电连接，中央处理器11接收无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息，并根据目标物测算结果信息控制无人机躲避目标物；

存储器18，存储器18与中央处理器11电连接，存储器18存储无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息；

供电模块19，供电模块19为整个无人机侦察子系统1供电；

通信模块14，通信模块14与中央处理器的输出端口电连接，接收并发送中央处理器11发送的无人机所在位置信息和标记处理后的图像信息到海上监控子系统2。

参见附图3，上述实施例中的目标感知模块13包括

激光测距传感器131，激光测距传感器131获取目标物相对于无人机机体的位置信息；

三维电子罗盘132，三维电子罗盘132获取目标物相对于无人机机体的角度信息；

数据处理单元133，激光测距传感器131和三维电子罗盘132均与数据处理单元133，数据处理单元根据目标物相对于无人机机体的位置信息和角度信息计算得到目标物的位置信息，并将得到的目标物的位置信息发送给中央处理器11。

参见附图4，上述实施例中的图像信息处理模块16包括

图像提取单元161，图像提取单元161提取气象雷达15发送的所述无人机所在海域内的天气信息和周视侦察模块17发送的无人机所在海域的周视图像信息；

图像处理单元162，图像处理单元162将无人机所在海域的周视图像信息与其内部预设的参照图像比对，判断周视图像信息中是否存在可疑物及可疑物所在位置，得到周视图像信息可疑物判断结果，图像处理单元162根据无人机所在海域内的天气信息分析得到恶劣天气发生位置信息；

图像标记单元163，图像标记单元163接收周视图像信息可疑物判断结果和恶劣天气发生位置信息，并将可疑物位置和恶劣天气发生位置在周视图像中标记出，得到海域图像信息，图像标记单元163将海域图像信息发送给中央处理器11。

参见附图5，上述实施例中的周视侦察模块17包括光控摄像模式切换单元171、周视电机驱动单元172、红外热成像仪173、可见光摄像机174和图像信息发送单元175，光控摄像模式切换单元171与周视电机驱动单元172电连接，红外热成像仪173和可见光摄像机174分别与周视电机驱动单元172电连接，红外热成像仪173和可见光摄像机174还分别与图像信息发送单元175电连接，图像信息发送单元175与图像提取单元161电连接。

具体地，光控摄像模式切换单元171根据其内预设的光线强度阈值进行模式选择，可见光摄像机174工作于实际光线强度大于光线强度阈值的时间段内，红外热成像仪173工作于实际光线强度小于光线强度阈值的时间段内。

参见附图6，上述实施例中的海上监控子系统2包括第一通信模块21、海上图像监控设备22、决策生成模块23、待命舰艇位置获取模块24、待命舰艇选择模块25和第二通信模块26，第一通信模块21的信号接收端与无人机侦察子系统1的通信模块14通讯连接，第一通信模块21的信号发送端与海上图像监控设备22电连接，海上图像监控设备22与决策生成模块23电连接，待命舰艇位置获取模块24与待命舰艇选择模块25电连接，决策生成模块23和待命舰艇选择模块25均与第二通信模块26电连接，第二通信模块26与待命舰艇子系统3通讯连接。

参见附图7，上述实施例中的待命舰艇子系统3包括任务接收模块31、执行结果反馈模块32、待命位置定位模块33和通信模块34，任务接收模块31与第二通信模块26通讯连接，任务接收模块31还与执行结果反馈模块32电连接，执行结果反馈模块32和待命位置定位模块33均与通信模块34电连接，通信模块34还与待命舰艇位置获取模块24通讯连接。

具体地，实施例中提到的通讯连接涉及到的数据传输方式为雷达传输、WLAN传输或GPRS传输。

本实施例中整个海上侦察系统联动无人机、海上控制平台和待命舰艇共同执行海上侦察任务，利用无人机作为监测海域内的实时信息采集端，通过海上监控站监控接受无人机采集的信息并作出决策，根据环境情况将任务信息发送给距目标位置最近的待命舰艇，整个系统在海上侦察任务执行过程中高效可靠，并且不受地域、时间等因素的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上侦察系统，其特征在于，包括

无人机侦察子系统（1），所述无人机侦察子系统（1）实时获取目标海域范围内的图像信息，并在图像中标记出存在可疑目标的位置和海域内天气恶劣的区域，得到海域图像信息；

海上监控子系统（2），所述海上监控子系统（2）接收所述无人机侦察子系统（1）发送的海域图像信息，根据海域图像信息中标记出的可疑目标的位置及所在位置天气情况生成决策信息；

待命舰艇子系统（3），所述待命舰艇子系统（3）包括多个待命舰艇，所述待命舰艇子系统（3）实时将每个待命舰艇的待命位置信息回传给所述海上监控子系统（2），所述待命舰艇子系统（3）接收到海上监控子系统（2）发送的决策信息后，执行所述决策信息，并将决策信息执行结果回传给海上监控子系统（2）。

2.根据权利要求 1 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述无人机侦察子系统（1）包括

GPS定位模块（12），所述GPS定位模块（12）实时获取无人机所在位置信息；

目标感知模块（13），所述目标感知模块（13）实时感知无人机周围存在的目标物，测算无人机距离目标物的距离，得到目标物测算结果信息；

气象雷达（15），所述气象雷达（15）实时监测无人机所在海域内的天气信息；

周视侦察模块（17），所述周视侦察模块（17）根据光线状况切换相应的图像采集设备，并驱动图像采集设备旋转，采集无人机所在海域的周视图像信息；

图像信息处理模块（16），所述图像信息处理模块（16）接收所述气象雷达（15）的天气信息，以及所述周视侦察模块（17）的周视图像信息，在周视图像信息中标记出天气信息及可疑目标位置信息，得到海域图像信息；

中央处理器（11），所述GPS定位模块（12）、所述目标感知模块（13）和所述图像信息处理模块（16）均与所述中央处理器电连接，所述中央处理器（11）接收所述无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息，并根据所述目标物测算结果信息控制无人机躲避目标物；

存储器（18），所述存储器（18）与所述中央处理器（11）电连接，所述存储器（18）存储所述无人机所在位置信息、目标物测算结果信息以及海域图像信息；

供电模块（19），所述供电模块（19）为整个无人机侦察子系统（1）供电；

通信模块（14），所述通信模块（14）与所述中央处理器（11）的输出端口电连接，接收并发送所述无人机所在位置信息和海域图像信息到所述海上监控子系统（2）。

3.根据权利要求 2 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述目标感知模块（13）包括

激光测距传感器（131），所述激光测距传感器（131）获取目标物相对于无人机机体的位置信息；

三维电子罗盘（132），所述三维电子罗盘（132）获取目标物相对于无人机机体的角度信息；

数据处理单元（133），所述激光测距传感器（131）和所述三维电子罗盘（132）均与所述数据处理单元（133），所述数据处理单元根据目标物相对于无人机机体的位置信息和角度信息计算得到目标物的位置信息，并将得到的目标物的位置信息发送给所述中央处理器（11）。

4.根据权利要求 2 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述图像信息处理模块（16）包括

图像提取单元（161），所述图像提取单元（161）提取气象雷达（15）发送的所述无人机所在海域内的天气信息和周视侦察模块（17）发送的无人机所在海域的周视图像信息；

图像处理单元（162），所述图像处理单元（162）将所述无人机所在海域的周视图像信息与其内部预设的参照图像比对，判断周视图像信息中是否存在可疑物及可疑物所在位置，得到周视图像信息可疑物判断结果，所述图像处理单元（162）根据无人机所在海域内的天气信息分析得到恶劣天气发生位置信息；

图像标记单元（163），所述图像标记单元（163）接收周视图像信息可疑物判断结果和恶劣天气发生位置信息，并将可疑物位置和恶劣天气发生位置在周视图像中标记出，得到海域图像信息，所述图像标记单元（163）将所述海域图像信息发送给所述中央处理器（11）。

5.根据权利要求 2 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述周视侦察模块（17）包括光控摄像模式切换单元（171）、周视电机驱动单元（172）、红外热成像仪（173）、可见光摄像机（174）和图像信息发送单元（175），所述光控摄像模式切换单元（171）与所述周视电机驱动单元（172）电连接，所述红外热成像仪（173）和所述可见光摄像机（174）分别与所述周视电机驱动单元（172）电连接，所述红外热成像仪（173）和所述可见光摄像机（174）还分别与所述图像信息发送单元（175）电连接，所述图像信息发送单元（175）与所述图像提取单元（161）电连接。

6.根据权利要求 5 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述光控摄像模式切换单元（171）根据其内预设的光线强度阈值进行模式选择，所述可见光摄像机（174）工作于实际光线强度大于或等于光线强度阈值的时间段内，所述红外热成像仪（173）工作于实际光线强度小于光线强度阈值的时间段内。

7.根据权利要求 1 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述海上监控子系统（2）包括第一通信模块（21）、海上图像监控设备（22）、决策生成模块（23）、待命舰艇位置获取模块（24）、待命舰艇选择模块（25）和第二通信模块（26），所述第一通信模块（21）的信号接收端与无人机侦察子系统（1）的所述通信模块（14）通讯连接，所述第一通信模块（21）的信号发送端与所述海上图像监控设备（22）电连接，所述海上图像监控设备（22）与所述决策生成模块（23）电连接，所述待命舰艇位置获取模块（24）与所述待命舰艇选择模块（25）电连接，所述决策生成模块（23）和所述待命舰艇选择模块（25）均与所述第二通信模块（26）电连接，所述第二通信模块（26）与所述待命舰艇子系统（3）通讯连接。

8.根据权利要求 1 所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述待命舰艇子系统（3）包括任务接收模块（31）、执行结果反馈模块（32）、待命位置定位模块（33）和通信模块（34），所述任务接收模块（31）与所述第二通信模块（26）通讯连接，所述任务接收模块（31）还与所述执行结果反馈模块（32）电连接，所述执行结果反馈模块（32）和所述待命位置定位模块（33）均与所述通信模块（34）电连接，所述通信模块（34）还与所述待命舰艇位置获取模块（24）通讯连接。

9.根据权利要求 1 -8任一项所述一种海上侦察系统，其特征在于，所述通讯连接的数据传输方式为雷达传输、WLAN传输或GPRS传输。