CN112995597B - 一种用于高速无人机实时锁定目标的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于高速无人机实时锁定目标的系统及方法，包括：侦察设备、时延补偿器、导航设备，地面终端，所述侦察设备、时延补偿器、导航设备均搭载在无人机上；引入时延补偿器，计算数据链路传输时延，系统与系统之间传输时延，地面侦察图像解码显示时延总和，在记录无人机信息、载荷信息和侦察图像数据中前查找侦察时刻的数据，计算图像中心位置并引导侦察设备进行侦察区域锁定。根据锁定目标的图像特征，进行侦察区域目标图像特征匹配，计算出锁定目标的中心位置，去除地面操控和机载响应的时间差，引导侦察设备进行目标锁定。本发明通过完整考虑传输过程中各个系统之间的传输时延，获取侦察区域位置更加精确，在目标锁定过程中，利用图像特征匹配，精确获取锁定目标的真实位置，引导侦察设备进行精确锁定。

Description

一种用于高速无人机实时锁定目标的系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机侦察领域，特别涉及一种用于高速无人机实时锁定目标的系统及方法。

背景技术

当前高速无人机具备超视距完成任务的特点。在超视距情况下，通过卫星链路控制无人机存在操控时延大，传输指令不及时等特点。从而导致地面人员在操控侦察设备对侦察目标进行锁定或确认的时候，指令发送和指令响应存在时延差距，侦察设备无法及时准确的锁定目标。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种无人机侦察设备锁定目标的方法，通过引入机载时延补偿器，满足无人机在高延迟的传输链路情况下，能够抵消掉链路时延带来的观察和操作不同步问题，支持通过地面操作准确锁定获取目标位置。

本发明采用的技术方案如下：一种用于高速无人机实时锁定目标的系统，包括：侦察设备、时延补偿器、导航设备，地面终端，所述侦察设备、时延补偿器、导航设备均搭载在无人机上；

导航设备，用于对时延补偿器进行高精度授时以及实时获取无人机信息发送至时延补偿器；

地面终端，与无人机通信，用于接收无人机侦察图像数据，发送目标锁定指令以及提供目标图像信息参数及解码显示时延；

侦察设备，提供实时侦察图像数据和侦察设备信息并接收锁定指令，在侦察区域完成目标锁定；

时延补偿器，获取当前机载系统时间和侦察设备侦察到的图像数据同时发送至地面终端,接收地面终端回传的机载系统时间，存储侦察设备侦察到的图像数据并记录每帧图像及对应的时间，存储侦察设备信息和无人机信息；计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和，用于时延补偿；接收目标锁定指令计算时延补偿后侦察区域中心点坐标，发送引导指令给侦察设备移动到侦察区域进行目标锁定。

进一步的，所述时延补偿器向地面终端发送侦察图像数据和机载系统时间t1，同时记录从获取机载系统时间到发送数据系统时间的增量a。

进一步的，所述地面终端在接收到图像数据后解析机载系统时间t1，同时解压显示图像数据并记录解压显示时间b；发送目标锁定指令时，同时将目标图像信息、机载系统时间t1、解压显示时间b上传至时延补偿器；所述目标图像信息为目标所在图像的像素位置、目标像素高、目标像素宽。

进一步的，时延补偿计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和方法为：在接收到目标锁定指令，解析上传信息中的目标图像信息、机载系统时间t1和解压显示时间b，同时再次获取机载系统时间t2，得到时延总和△t＝t2-t1-a+b。

进一步的，接收到目标指令时，时延补偿器根据计算时延总和△t，取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息以及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息计算出侦察区域中心点坐标；同时根据当前时间无人机信息及侦察区域中心点坐标计算出需要移动的方位俯仰偏移量并引导侦察设备移动至侦察区域；所述无人机信息包括无人机所处经度、纬度、海拔高度、俯仰角、滚转角及偏航角；所述侦察设备信息包括方位角、俯仰角、视场大小。

进一步的，目标锁定过程：时延补偿器在引导侦察设备移动至侦察区域中心点坐标后，时延补偿器取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，引导侦察设备完成目标锁定。

本发明还提供了一种基于上述的用于高速无人机实时锁定目标的系统的锁定目标方法，包括以下步骤：

步骤1、收到目标锁定指令时，计算环路时延、系统时延解码显示时延的时延总和△t；

步骤2、取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息获取目标图像；

步骤3、根据无人机信息及侦察设备信息计算侦察区域中心点坐标；

步骤4、根据侦察区域中心点坐标与当前无人机信息计算需要移动的方位俯仰偏移量，引导侦察设备进行侦察区域锁定；

步骤5、侦察设备移动对准到中心点坐标所在区域后，取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，计算偏方位俯仰移量，引导侦察设备完成目标锁定。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明通过完整考虑传输过程中各个系统之间的传输时延，获取侦察区域位置更加精确。在目标锁定过程中，利用图像特征匹配，精确获取锁定目标的真实位置，引导侦察设备进行精确锁定。

附图说明

图1为本发明提出的用于高速无人机实时锁定目标的系统示意图。

图2为本发明提出的用于高速无人机实时锁定目标的系统进行目标锁定的流程图。

图3为本发明中的环路时延总和示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提供了一种用于高速无人机实时锁定目标的系统，通过引入机载时延补偿器，满足无人机在高延迟的传输链路情况下，能够抵消掉链路时延带来的观察和操作不同步问题，支持通过地面操作准确锁定获取目标位置。具体方案如下：

实施例1

如图1，一种用于高速无人机实时锁定目标的系统，包括：侦察设备、时延补偿器、导航设备，地面终端，所述侦察设备、时延补偿器、导航设备均搭载在无人机上；

导航设备，用于对时延补偿器进行高精度授时以及实时获取无人机信息发送至时延补偿器；

地面终端，与无人机通信，用于接收无人机侦察图像数据，发送目标锁定指令以及提供目标图像信息参数及解码显示时延；

侦察设备，提供实时侦察图像数据和侦察设备信息并接收锁定指令，在侦察区域完成目标锁定；

时延补偿器，获取当前机载系统时间和侦察设备侦察到的图像数据同时发送至地面终端,接收地面终端回传的机载系统时间，存储侦察设备侦察到的图像数据并记录每帧图像及对应的时间，存储侦察设备信息和无人机信息；计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和，用于时延补偿；接收目标锁定指令计算时延补偿后侦察区域中心点坐标，发送引导指令给侦察设备移动到侦察区域进行目标锁定。

具体的，时延补偿器向地面终端发送侦察图像数据和机载系统时间t1，同时记录从获取机载系统时间到发送数据系统时间的增量a。

所述地面终端在接收到图像数据后解析机载系统时间t1，同时解压显示图像数据并记录解压显示时间b；发送目标锁定指令时，同时将目标图像信息、机载系统时间t1、解压显示时间b上传至时延补偿器；所述目标图像信息为目标所在图像的像素位置、目标像素高、目标像素宽。

延补偿计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和方法为：在接收到目标锁定指令，解析上传信息中的目标图像信息、机载系统时间t1和解压显示时间b，同时再次获取机载系统时间t2，得到时延总和△t＝t2-t1-a+b。

在接收到目标指令时，时延补偿器根据计算时延总和△t，取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息以及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息计算出侦察区域中心点坐标；同时根据当前时间无人机信息及侦察区域中心点图标计算出需要移动的方位俯仰偏移量并引导侦察设备移动至侦察区域；所述无人机信息包括无人机所处经度、纬度、海拔高度、俯仰角、滚转角及偏航角；所述侦察设备信息包括方位角、俯仰角、视场大小。所述目标锁定过程：时延补偿器在引导侦察设备移动至侦察区域中心点坐标后，时延补偿器取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，引导侦察设备完成目标锁定。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明还提供了一种基于用于高速无人机实时锁定目标的系统的锁定目标方法，包括以下步骤：

步骤1、收到目标锁定指令时，计算环路时延、系统时延解码显示时延的时延总和△t；

步骤2、取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息获取目标图像；

步骤3、根据目标图像、无人机信息及侦察设备信息计算侦察区域中心点坐标；

步骤4、根据侦察区域中心点坐标与当前无人机信息计算需要移动的方位俯仰偏移量，引导侦察设备进行侦察区域锁定；

步骤5、侦察设备移动对准到中心点坐标所在区域后，取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，计算偏方位俯仰移量，引导侦察设备完成目标锁定。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (4)

1.一种用于高速无人机实时锁定目标的系统，其特征在于，包括：侦察设备、时延补偿器、导航设备，地面终端，所述侦察设备、时延补偿器、导航设备均搭载在无人机上；

导航设备，用于对时延补偿器进行高精度授时以及实时获取无人机信息发送至时延补偿器；

地面终端，与无人机通信，用于接收无人机侦察图像数据，发送目标锁定指令以及提供目标图像信息参数及解码显示时延；

侦察设备，提供实时侦察图像数据和侦察设备信息并接收锁定指令，在侦察区域完成目标锁定；

时延补偿器，获取当前机载系统时间和侦察设备侦察到的图像数据同时发送至地面终端,接收地面终端回传的机载系统时间，存储侦察设备侦察到的图像数据并记录每帧图像及对应的时间，存储侦察设备信息和无人机信息；计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和，用于时延补偿；接收目标锁定指令计算时延补偿后侦察区域中心点坐标，发送引导指令给侦察设备移动到侦察区域完成目标锁定；

所述时延补偿器向地面终端发送侦察图像数据和机载系统时间t1，同时记录从获取机载系统时间到发送数据系统时间的增量a；所述地面终端在接收到图像数据后解析机载系统时间t1，同时解压显示图像数据并记录解压显示时间b；发送目标锁定指令时，同时将目标图像信息、机载系统时间t1、解压显示时间b上传至时延补偿器；所述目标图像信息为目标所在图像的像素位置、目标像素高、目标像素宽；时延补偿计算环路时延、系统时延与解码显示时延总和方法为：在接收到目标锁定指令，解析上传信息中的目标图像信息、机载系统时间t1和解压显示时间b，同时再次获取机载系统时间t2，得到时延总和△t＝t2-t1-a+b。

2.根据权利要求1所述的用于高速无人机实时锁定目标的系统，其特征在于，接收到目标指令时，时延补偿器根据计算时延总和△t，取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息以及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息计算出侦察区域中心点坐标；同时根据当前时间无人机信息及侦察区域中心点图标计算出需要移动的方位俯仰偏移量并引导侦察设备移动至侦察区域；所述无人机信息包括无人机所处经度、纬度、海拔高度、俯仰角、滚转角及偏航角；所述侦察设备信息包括方位角、俯仰角、视场大小。

3.根据权利要求1所述的用于高速无人机实时锁定目标的系统，其特征在于，所述目标锁定过程：时延补偿器在引导侦察设备移动至侦察区域中心点坐标后，时延补偿器取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，引导侦察设备完成目标锁定。

4.一种基于权利要求1-3任一所述的用于高速无人机实时锁定目标的系统的锁定目标方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收到目标锁定指令时，计算环路时延、系统时延解码显示时延的时延总和△t；

步骤2、取出当前时间往前△t时间的图像数据、无人机信息及侦察设备信息，并结合上传的目标图像信息获取目标图像；

步骤3、根据无人机信息及侦察设备信息计算出侦察区域的中心点坐标；

步骤4、根据侦察区域中心点坐标与当前无人机信息计算侦察设备需要移动的方位俯仰偏移量，引导侦察设备进行侦察区域锁定；

步骤5、侦察设备移动对准到中心点坐标所在区域后，取出最新一帧侦察图像，以目标图像为模板进行特征点匹配，找到目标图像中心点所在侦察图像的像素位置，计算偏方位俯仰移量，引导侦察设备完成目标锁定。

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