CN109683156B - 一种反制无人机的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反制无人机领域，公开了一种反制无人机的方法及系统，其方法包括，对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息；确定空域环境状况；根据空域环境状况，从预设的、空域环境状况与图像获取方式之间的对应关系中，查找与当前空域环境状况相对应的当前图像获取方式，通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪；对目标进行反制；所述空域环境状况包括：亮度和雾霾状况，所述图像获取方式包括可见光获取、近红外获取和远红外获取。系统包括对空扫描单元，信息获取单元，目标确定单元，实时跟踪单元，处理单元。本发明具有稳定而准确的对无人机进行反制措施的效果。

Description

一种反制无人机的方法及系统

技术领域

本发明涉及反制无人机的技术领域，尤其是涉及一种反制无人机的方法及系统。

背景技术

目前随着无人机开源工程的不断成熟，无人机的制造成本和使用成本不断降低,大量涌现的无人机研发、制造、应用公司也助推了民用无人机的普及，但同时也对人们带来了一系列的困扰，通过无人机可以随意偷窥，窃取区域内的隐私信息或者存在投放危险物品等重大隐患。

现有的无人机属于低小慢的飞行器，反制无人机的方法通常是通过雷达探测系统确定无人机的位置，通过视频确认的方式进行无人机的识别,然后通过激光、捕捉网或者电磁干扰，将无人机击落或者引导降落。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：当雾霾天气或者夜晚光线不足时，只能通过雷达进行无人机位置的探测，无法通过视频对无人机进行确认；即使可附加红外激光照明的手段对无人机进行照射，但也存在无法准确的将激光集中照射在无人机上的问题，从而使照明效果较差；当采用雷达进行探测识别时，由于雷达探测存在盲区，若无人机的飞行高度较低时,则雷达难以探测到无人机，导致无法对无人机实现稳定而准确的反制措施。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种反制无人机的方法及系统，具有稳定而准确的对无人机进行反制措施的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种反制无人机的方法，包括，

对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息；

确定空域环境状况；

根据空域环境状况，从预设的、空域环境状况与图像获取方式之间的对应关系中，查找与当前空域环境状况相对应的当前图像获取方式，通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪；

对目标进行反制；

所述空域环境状况包括亮度和雾霾状况，所述图像获取方式包括可见光获取、近红外获取和远红外获取。

通过采用上述技术方案，先对监测空域进行反复雷达扫描，从获取空域中所有物体的位置信息，然后对空域环境状况进行确定，主要是对空域的亮度和雾霾状况进行确定，接着根据空域环境状况选择对应的图像获取方式，通过该图像获取方式对目标进行判断跟踪，然后再对目标进行反制，根据不同的空域环境状况采用相对应的图像获取方式，使得目标的跟踪较为准确，能够较为稳定而准确的对无人机进行反制措施。

本发明进一步设置为：所述获取空域中物体的位置信息包括，

获取物体位于空域平面内的X值和Y值；

获取基准点的位置信息，获取物体与基准点之间的距离信息。

通过采用上述技术方案，通过X值和Y值可以确定物体在空域平面内的坐标位置，通过获取距离信息，使得物体的位置从平面变为立体，从而能够更为精确的确定物体的位置。

本发明进一步设置为：所述通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪包括，

若空域环境亮度较高，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的可见光图像信息，并根据可见光图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；

若空域环境亮度较低，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的近红外图像信息，并根据近红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；

若空域环境雾霾程度较为严重，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的远红外图像信息，并根据远红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪。

通过采用上述技术方案，在空域环境亮度较高时，获取可见光图像信息，此时由于环境亮度较高，可见光图像较为清晰，从而能够实现较好的跟踪；在空域环境亮度较低时，获取近红外图像信息，此时由于环境亮度较低，可见光图像亮度较低，分辨较为困难，而近红外图像信息此时不再受到外界环境的干扰，图像显示较为清晰，从而能够实现较好的跟踪；当空域环境雾霾程度较为严重，此时可见光图像获取较为模糊，近红外穿透性较差，远红外具有较好的穿透能力，从而使远红外图像较为清晰，从而实现较好的跟踪。

本发明进一步设置为：所述根据近红外图像信息进行目标判定跟踪包括，

根据位置信息对目标进行持续的近红外激光照射；

接收目标反射的近红外信号；

对反射的近红外信号进行成像；

对近红外图像进行显示并对目标进行实时跟踪。

通过采用上述技术方案，先对目标进行持续的近红外激光照射，从而目标将照射的近红外激光进行漫反射，然后对漫反射的近红外信号进行接收，从而时间近红外图像的显示，通过近红外图像确认目标，并对目标进行实时跟踪。

本发明进一步设置为：所述实时跟踪通过获取视场角、距离信息和红外图像位置进行实时跟踪。

通过采用上述技术方案，通过获取视场角、距离信息和红外图像位置，从而对进行跟踪调节，实现实时追踪目标，通过上述信息也可对近红外照射的位置进行调整，从而使得近红外激光持续照射在目标上，从而使目标不易丢失。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种反制无人机的系统，包括，

对空扫描单元，用于对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息；

图像获取单元，用于获取空域中物体的可见光图像信息，获取空域中物体的远红外图像信息，获取空域中物体的近红外图像信息；

目标确定单元，用于通过可见光图像信息或远红外图像信息或近红外图像信息，确定目标；

实时定位跟踪单元，用于根据位置信息调节图像获取单元位置；

数据处理控制单元，用于处理可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息，处理实时跟踪信息，控制图像获取单元和实时定位跟踪单元；

处理单元，用于对目标进行反制。

通过采用上述技术方案，对空扫描单元对空域进行反复扫描，获取空域中物体的位置信息，通过图像获取单元获取空域中物体的可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息，然后目标确定单元通过可见光图像信息或远红外图像信息或近红外图像信息对目标进行确定，实时定位跟踪单元根据位置信息调节图像获取单元的位置，使图像获取单元追踪目标，数据处理跟踪单元进行数据处理和传输，从而实现实时追踪，最后处理单元对目标进行反制。

本发明进一步设置为：所述图像获取单元包括，

图像获取组件，用于获取空域中物体的可见光图像信息和近红外图像信息；

近红外激光发射组件，用于向物体照射近红外激光；

远红外获取组件，用于获取空域中物体的远红外图像信息。

通过采用上述技术方案，近红外激光发射组件向物体照射近红外激光，物体对近红外激光进行反射，反射后的近红外信号被图像获取组件进行接收，从而进行近红外图像的显示，图像获取组件同时也可接受可见光图像信息，远红外获取组件对远红外图像进行获取，从而可对三种图像信息进行获取。

本发明进一步设置为：所述目标确定单元包括，

显示屏，用于接收可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息，并对可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息进行显示。

通过采用上述技术方案，显示屏对可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息进行显示，从而可以通过图像对目标进行判定，使无人机的判定较为直观。

本发明进一步设置为：所述实时定位跟踪单元包括，

近红外调整组件，用于调整近红外激光发射组件的位置；

系统调整组件，用于调整图像获取组件与远红外获取组件的位置。

通过采用上述技术方案，近红外调整组件对近红外激光发射组件的位置进行调整，从而使得近红外激光发射组件精准追随目标，系统调整组件对图像获取组件和远红外获取组件的位置进行调整，从而使图像获取组件和远红外获取组件持续跟踪目标。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过根据空域环境状况，对图像获取方式进行确定，可见光获取、近红外获取和远红外获取三种获取方式能够适配大多数空域环境，从而在不同的空域环境中持续对目标进行追踪，从而实现稳定而准确的对无人机进行反制措施；

2、通过设置实时定位跟踪单元，对近红外调整组件和系统调整组件的位置进行调整，从而使得近红外激光能够持续追踪照射目标，图像获取单元能够持续追踪目标，从而实现稳定而准确的对无人机进行反制措施。

附图说明

图1为本发明的步骤图；

图2为步骤S1的步骤图；

图3为步骤S3的步骤图；

图4为体现数据处理控制单元与图像获取单元的连接结构系统框图。

附图标记：1、对空扫描单元；2、图像获取单元；21、图像获取组件；22、近红外激光发射组件；23、远红外获取组件；3、目标确定单元；31、显示屏；4、实时定位跟踪单元；41、近红外调整组件；42、系统调整组件；5、数据处理控制单元；6、处理单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种反制无人机的方法，包括，

S1：对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息。

S1包括：

S11：获取物体位于空域平面内的X值和Y值；

S12：获取基准点的位置信息，获取物体与基准点之间的距离信息。

先对空域进行扫描，获取空域中物体的X值和Y值，从而在空域平面内建立平面坐标系。然后将扫描点设为基准点，获取基准点的位置关系，获取物体与基准点之间的距离信息，从而将平面坐标系转换成三维坐标系，从而较为准确的获取到物体的位置信息。

S2：确定空域环境状况。人工或通过雾霾监测仪、太阳光传感器对空域的环境进行确定，从而了解到空域环境的亮度和雾霾状况。

参照图1和图3，S3：根据空域环境状况，从预设的、空域环境状况与图像获取方式之间的对应关系中，查找与当前空域环境状况相对应的当前图像获取方式，通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪。

S3包括：

S31：若空域环境亮度较高，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的可见光图像信息，并根据可见光图像信息和位置信息进行目标判定跟踪。

S32：若空域环境亮度较低，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的近红外图像信息，并根据近红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪。

S33：若空域环境雾霾程度较为严重，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的远红外图像信息，并根据远红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪。

若了解到当前空域环境亮度较高，则说明现在处于白天，则选择通过可见光获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的可见光图像信息，并根据可见光图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；若了解到当前空域环境亮度较低，则说明现在处于夜晚，则选择通过近红外获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的近红外图像信息，并根据近红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；若了解到当前空域环境亮度雾霾程度较为严重，则说明现在处于雾霾天，则选择通过远红外获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的远红外图像信息，并根据远红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪。

在根据近红外图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，并对物体进行近红外激光照射，近红外激光照射到目标上后，物体对近红外激光进行漫反射，接着对反射的近红外信号进行接收并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取视场角、距离信息和近红外图像位置对目标进行实时跟踪；在根据可见光图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，然后获取物体可见光图像信息并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取视场角、距离信息和可见光图像位置对目标进行实时跟踪；在根据远红外图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，然后获取物体远红外图像信息并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取视场角、距离信息和远红外图像位置对目标进行实时跟踪。

参照图1， S4：对目标进行反制。持续跟踪后，对目标进行击落或引导降落。

参照图4，一种反制无人机的系统，包括对空扫描单元1、图像获取单元2、目标确定单元3、数据处理控制单元5、实时定位跟踪单元4和处理单元6。对空扫描单元1为雷达，对空扫描单元1对空域进行扫描，从而获取空域内物体的位置。图像获取单元2包括图像获取组件21、远红外获取组件23和近红外激光发射组件22。图像获取组件21为广角可见光摄像头，远红外获取组件23为红外摄像头，近红外激光发射组件22为近红外发射器，图像获取组件21获取空域内的物体的可见光图像信息和物体被近红外激光发射组件22照射后漫反射的近红外图像信息，远红外获取组件23获取空域内的物体的远红外图像信息。数据处理控制单元5为电脑主机，目标确定单元3包括显示屏31，显示屏31与数据处理控制单元5信号连接，对空扫描单元1与数据处理控制单元5信号连接。图像获取组件21、远红外获取组件23和近红外激光发射组件22均与数据处理控制单元5电连接。物体的可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息传输至数据处理控制单元5处，数据处理控制单元5将可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息进行转换并显示在显示屏31上，通过观察显示屏31进行人工判断。

实时定位跟踪单元4包括近红外调整组件41和系统调整组件42，系统调整组件42为云台，近红外调整组件41为伺服电机，近红外调整组件41和系统调整组件42均与数据处理控制单元5电连接，近红外激光发射组件22安装在近红外调整组件41的输出轴上，近红外调整组件41安装在系统调整组件42上。对空扫描单元1、图像获取组件21和远红外获取组件23均与系统调整组件42固定连接。处理单元6为无线电波脉冲发射器，处理单元6与数据处理控制单元5电连接。

本实施例的实施原理为：对空扫描单元1对空域进行扫描，获取空域中物体的位置信息。接着人工或通过雾霾监测仪、太阳光传感器对空域的环境进行确定，若了解到当前空域环境亮度较高，则说明现在处于白天，则选择通过可见光获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的可见光图像信息，并根据可见光图像信息进行目标判定跟踪；若了解到当前空域环境亮度较低，则说明现在处于夜晚，则选择通过近红外获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的近红外图像信息，并根据近红外图像信息进行目标判定跟踪；若了解到当前空域环境亮度雾霾程度较为严重，则说明现在处于雾霾天，则选择通过远红外获取的图像获取方式，根据位置信息跟踪获取空域中物体的远红外图像信息，并根据远红外图像信息进行目标判定跟踪。

在根据近红外图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，并对物体进行近红外激光照射，近红外激光照射到目标上后，物体对近红外激光进行漫反射，接着对反射的近红外信号进行接收并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取图像获取组件21的视场角、对空扫描单元1与目标之间的距离信息和近红外图像位置在显示屏31上的位置，使数据处理控制单元5对系统调整组件42进行控制，图像获取组件21在系统调整组件42的驱动下对目标进行实时追踪，使近红外图像持续处于显示屏31的中部；在根据可见光图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，然后获取物体可见光图像信息并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取图像获取组件21的视场角、对空扫描单元1与目标之间的距离信息和近红外图像位置在显示屏31上的位置，使数据处理控制单元5对系统调整组件42进行控制，图像获取组件21在系统调整组件42的驱动下对目标进行实时追踪，使可见光图像持续处于显示屏31的中部；在根据远红外图像信息进行目标判定跟踪时，先通过位置信息确定物体的位置，然后获取物体远红外图像信息并成像显示，人工确定此物体是否为目标，并通过获取图像获取组件21的视场角、对空扫描单元1与目标之间的距离信息和近红外图像位置在显示屏31上的位置，使数据处理控制单元5对系统调整组件42进行控制，远红外获取组件23在系统调整组件42的驱动下对目标进行实时追踪，使远红外图像持续处于显示屏31的中部。最后通过无人机击落装置对无人机进行击落。

在对目标进行近红外激光照射时，数据处理控制单元5获取位置信息、图像获取组件21的视场角、对空扫描单元1与目标之间的距离信息和近红外图像位置在显示屏31上的位置，然后控制近红外调整组件41，从而对近红外激光照射进行控制，实时跟踪目标，使目标处在任何位置都能得到近红外激光的精准照射。近红外激光照射集中，能量不分散，通过目标漫反射的近红外信号产生更清晰的红外图像，通过获取图像获取组件21的视场角、对空扫描单元1与目标之间的距离信息和近红外图像位置在显示屏31上的位置对目标进行实时跟踪，目标和激光照射面能够同时处于屏幕中心。

当目标飞行够高度时，依靠雷达探测目标的位置；当飞行高度偏低时，依靠图像获取组件21和系统调整组件42对空域进行扫描，通过图像分析法确定目标的位置，系统调整组件42调节图像获取组件21的位置，将目标的位置至于显示屏31的中部。图像的产生采用三光波段成像，即可见光、远红外和近红外，充分利用了光线传播的三个大气窗口，更大限度地使图像不受夜间和恶劣天气的影响。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种反制无人机的方法，其特征是:包括，

对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息，其中所述获取空域中物体的位置信息包括：获取物体位于空域平面内的X值和Y值，获取基准点的位置信息，获取物体与基准点之间的距离信息；

确定空域环境状况；

根据空域环境状况，从预设的、空域环境状况与图像获取方式之间的对应关系中，查找与当前空域环境状况相对应的当前图像获取方式，通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪；对目标进行反制；

所述空域环境状况包括亮度和雾霾状况，所述图像获取方式包括可见光获取、近红外获取和远红外获取；

所述通过当前图像获取方式进行目标判断跟踪包括：

若空域环境亮度较高，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的可见光图像信息，并根据可见光图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；

若空域环境亮度较低，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的近红外图像信息，并根据近红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；

若空域环境雾霾程度较为严重，则根据位置信息跟踪获取空域中物体的远红外图像信息，并根据远红外图像信息和位置信息进行目标判定跟踪；

所述根据近红外图像信息进行目标判定跟踪包括：

根据位置信息对目标进行持续的近红外激光照射；

接收目标反射的近红外信号；

对反射的近红外信号进行成像；

对近红外图像进行显示并通过获取视场角、距离信息和近红外图像位置对目标进行实时跟踪，以使目标和激光照射面能够同时处于屏幕中心。

2.根据权利要求1所述的一种反制无人机的方法，其特征是：所述获取空域中物体的位置信息包括，

获取物体位于空域平面内的X值和Y值；

获取基准点的位置信息，获取物体与基准点之间的距离信息。

3.一种反制无人机的系统，其特征是:包括，

对空扫描单元(1)，用于对监测空域进行反复雷达扫描，获取空域中物体的位置信息；

图像获取单元(2)，用于获取空域中物体的可见光图像信息，获取空域中物体的远红外图像信息，获取空域中物体的近红外图像信息；

目标确定单元(3)，用于通过可见光图像信息或远红外图像信息或近红外图像信息来确定目标；

实时定位跟踪单元(4)，用于根据位置信息调节图像获取单元(2)位置，其中所述实时定位跟踪单元(4)包括近红外调整组件(41)，用于根据获取的视场角、距离信息和近红外图像位置调整近红外激光发射组件(22)的位置，以使目标和激光照射面能够同时处于屏幕中心；

数据处理控制单元(5)，用于处理可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息，处理实时跟踪信息，控制图像获取单元(2)和实时定位跟踪单元(4)；

处理单元(6)，用于对目标进行反制。

4.根据权利要求3所述的一种反制无人机的系统，其特征是:所述图像获取单元(2)包括，

图像获取组件(21)，用于获取空域中物体的可见光图像信息和近红外图像信息；

近红外激光发射组件(22)，用于向物体照射近红外激光；

远红外获取组件(23)，用于获取空域中物体的远红外图像信息。

5.根据权利要求3所述的一种反制无人机的系统，其特征是：所述目标确定单元(3)包括，显示屏(31)，用于接收可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息，并对可见光图像信息、远红外图像信息和近红外图像信息进行显示。

6.根据权利要求3所述的一种反制无人机的系统，其特征是:所述实时定位跟踪单元(4)包括，

系统调整组件(42)，用于调整图像获取组件(21)与远红外获取组件(23)的位置。

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