一種無人機目標鎖定系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種無人機目標鎖定系統及其方法，包括無人機功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機功能模塊包括地面交互系統，視頻拍攝系統，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機驅動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機地面交互系統，任務規劃，數字地圖，目標設置，視頻疊加和飛行監控，所述無人機功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統和所述無人機地面交互系統來相互連通。本發明通過對目標物體的地理位置識別以及圖像識別，實現飛行過程中鎖定目標的方法；進一步地，結合對云臺系統的控制，可實現運動過程對目標物體的定向跟蹤、拍攝。
【專利說明】
一種無人機目標鎖定系統及其方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種無人機目標鎖定系統及其方法。
【背景技術】
[0002]在無人機航拍過程中，需要操作者實時控制云臺(攝像頭)指向，從而實現對目標物體的捕捉。在很多場合，需要在飛行姿態、位置變換過程中，保持對目標物體的攝像，一般是倆位操作者在操作:一位負責飛行控制;一位負責攝影控制。即便如此，這種手動操作的實時性已經難以滿足需求。
[0003]隨著無人機的發展，傳統的攝影已經演化為空中攝影。由于空中飛行受到飛行環境影響較大，拍攝質量需要很高的操作技巧。
[0004]進一步地，在某些特定應用場合，需要對某一區域做定點錄像，此時，攝像頭的指向要隨著飛行軌跡的變化實時調整，否則會導致鏡頭偏離目標。
[0005]這些靠人為的操作已經很難滿足其響應速度，在本發明中，依靠對目標物體的數字化標識，由系統自動控制云臺(攝像頭)的方向，實現了對目標物體不間斷的高質量拍攝效果。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術存在的問題，提供一種無人機目標鎖定系統及其方法。
[0007]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種無人機目標鎖定系統，包括無人機功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機功能模塊包括地面交互系統，視頻拍攝系統，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機驅動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機地面交互系統，任務規劃，數字地圖，目標設置，視頻疊加和飛行監控，所述無人機功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統和所述無人機地面交互系統來相互連通。
[0008]根據上述所述的無人機目標鎖定系統的方法，包括以下步驟:
步驟I)飛行路徑規劃并上傳無人機；
步驟2)無人機按照規劃的路徑飛行；
步驟3 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟4)視頻疊加顯示；
步驟5)選擇目標位置并上傳無人機；
步驟6 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟7)按照路徑飛行并根據當前位置與目標位檢查并調整云臺；
步驟8 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟9)目標物體的視頻疊加顯示。
[0009]本發明的有益效果: 本發明通過對目標物體的地理位置識別以及圖像識別，實現飛行過程中鎖定目標的方法;進一步地，結合對云臺系統的控制，可實現運動過程對目標物體的定向跟蹤、拍攝。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的無人機功能模塊示意圖；
圖2是本發明的地面控制站模塊示意圖；
圖3是本發明的目標物體地理位置標識示意圖；
圖4是本發明的飛行過程中目標物體定向拍攝示意圖；
圖5是本發明的目標定向拍攝的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。
[0012]參照圖1和圖2所示，一種無人機目標鎖定系統，包括無人機功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機功能模塊包括地面交互系統，視頻拍攝系統，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機驅動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機地面交互系統，任務規劃，數字地圖，目標設置，視頻疊加和飛行監控，所述無人機功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統和所述無人機地面交互系統來相互連通。
[0013]如圖5所示，根據上述所述的無人機目標鎖定系統的方法，包括以下步驟:
步驟I)飛行路徑規劃并上傳無人機；
步驟2)無人機按照規劃的路徑飛行；
步驟3 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟4)視頻疊加顯示；
步驟5)選擇目標位置并上傳無人機；
步驟6 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟7)按照路徑飛行并根據當前位置與目標位檢查并調整云臺；
步驟8 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟9)目標物體的視頻疊加顯示。
[0014]另外
如圖1所示:
速度/加速度傳感器:檢測當前三維速度、加速度信息，用以完成姿態解析；
角速度、加速度傳感器:檢測當前三維角速度、加速度信息，用以完成姿態解析；
GPS:與衛星通信，獲得當前地理位置信息；
電機驅動:驅動電機，完成位移或者姿態調整；
云臺控制，用來控制攝像頭的轉向，在飛行過程中完成對目標物體的定向拍攝；
視頻拍攝系統:對目標物體進行拍攝，數據可實時傳送回地面站控制系統；
地面交互系統:用以與地面車載導航系統交互，接收任務規劃，飛機控制，并實時傳回視頻?目息;
目標跟隨系統:用以接受地面站發送的目標地理位置信息，通過飛行過程中實時獲取飛機位置，經過數據處理后，通過云臺控制調整攝像頭來鎖定目標物體。
[0015]如圖2所示:
地面控制站需要具備如下功能模塊；
無人機地面交互系統:數據通路鏈路，用以與無人機交互，發送任務規劃，飛機控制，并實時接收視頻信息；
任務規劃:設置無人機飛行路徑；
數字地圖:根據無人機當前位置GPS信息，動態顯示其地面周邊地圖信息；
目標設置:在數字地圖上選擇目標位置，并通過無人機地面交互系統上傳目標信息給無人機；
視頻疊加:接收無人機采集的視頻，通過與數字地圖疊加輸出顯示；
飛行控制:常規飛行數據監控/起飛/返航等。
[0016]如圖3所示，在飛行過程中，無人機持續將實時視頻信息以及視頻采集位置等發送給地面站。地面站將該地理位置的數字地圖與視頻疊加，實現實景地圖顯示。
[0017]當需要設定目標物體時，控制者可在地面站實景地圖上選擇區域，數字地圖將此區域解析成具體的GPS位置(gps_target)，通過通訊鏈路，將該信息發送給無人機。
[0018]如圖4所示，當無人機在規劃的路徑上飛行時，其不斷獲取自身的GPS位置信息(gps_cur)，并與先前所設定的目標GPS位置(gps_target)進行運算，得出云臺的姿態信息。
[0019]進一步地，通過云臺控制系統，將所需的云臺目的姿態信息傳導到云臺，實現其姿態調整并持續指向所需的目的物體。
[0020]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種無人機目標鎖定系統，其特征在于，包括無人機功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機功能模塊包括地面交互系統，視頻拍攝系統，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機驅動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機地面交互系統，任務規劃，數字地圖，目標設置，視頻疊加和飛行監控，所述無人機功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統和所述無人機地面交互系統來相互連通。2.根據權利要求1所述的無人機目標鎖定系統的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)飛行路徑規劃并上傳無人機； 步驟2)無人機按照規劃的路徑飛行； 步驟3 )實時視頻回傳和位置信息回傳； 步驟4)視頻疊加顯示； 步驟5)選擇目標位置并上傳無人機； 步驟6 )實時視頻回傳和位置信息回傳； 步驟7)按照路徑飛行并根據當前位置與目標位檢查并調整云臺； 步驟8)實時視頻回傳和位置信息回傳； 步驟9)目標物體的視頻疊加顯示。
【文檔編號】G05D1/12GK106094876SQ201610513118
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】馮翼, 王猛
【申請人】蘇州光之翼智能科技有限公司