一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)及其方法，包括無人機(jī)功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機(jī)功能模塊包括地面交互系統(tǒng)，視頻拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機(jī)驅(qū)動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機(jī)地面交互系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃，數(shù)字地圖，目標(biāo)設(shè)置，視頻疊加和飛行監(jiān)控，所述無人機(jī)功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統(tǒng)和所述無人機(jī)地面交互系統(tǒng)來相互連通。本發(fā)明通過對目標(biāo)物體的地理位置識別以及圖像識別，實現(xiàn)飛行過程中鎖定目標(biāo)的方法；進(jìn)一步地，結(jié)合對云臺系統(tǒng)的控制，可實現(xiàn)運動過程對目標(biāo)物體的定向跟蹤、拍攝。
【專利說明】
一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在無人機(jī)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(xiàn)對目標(biāo)物體的捕捉。在很多場合，需要在飛行姿態(tài)、位置變換過程中，保持對目標(biāo)物體的攝像，一般是倆位操作者在操作:一位負(fù)責(zé)飛行控制;一位負(fù)責(zé)攝影控制。即便如此，這種手動操作的實時性已經(jīng)難以滿足需求。
[0003]隨著無人機(jī)的發(fā)展，傳統(tǒng)的攝影已經(jīng)演化為空中攝影。由于空中飛行受到飛行環(huán)境影響較大，拍攝質(zhì)量需要很高的操作技巧。
[0004]進(jìn)一步地，在某些特定應(yīng)用場合，需要對某一區(qū)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(diào)整，否則會導(dǎo)致鏡頭偏離目標(biāo)。
[0005]這些靠人為的操作已經(jīng)很難滿足其響應(yīng)速度，在本發(fā)明中，依靠對目標(biāo)物體的數(shù)字化標(biāo)識，由系統(tǒng)自動控制云臺(攝像頭)的方向，實現(xiàn)了對目標(biāo)物體不間斷的高質(zhì)量拍攝效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)及其方法。
[0007]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)，包括無人機(jī)功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機(jī)功能模塊包括地面交互系統(tǒng)，視頻拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機(jī)驅(qū)動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機(jī)地面交互系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃，數(shù)字地圖，目標(biāo)設(shè)置，視頻疊加和飛行監(jiān)控，所述無人機(jī)功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統(tǒng)和所述無人機(jī)地面交互系統(tǒng)來相互連通。
[0008]根據(jù)上述所述的無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
步驟I)飛行路徑規(guī)劃并上傳無人機(jī)；
步驟2)無人機(jī)按照規(guī)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(biāo)位置并上傳無人機(jī)；
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(jù)當(dāng)前位置與目標(biāo)位檢查并調(diào)整云臺；
步驟8 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟9)目標(biāo)物體的視頻疊加顯示。
[0009]本發(fā)明的有益效果: 本發(fā)明通過對目標(biāo)物體的地理位置識別以及圖像識別，實現(xiàn)飛行過程中鎖定目標(biāo)的方法;進(jìn)一步地，結(jié)合對云臺系統(tǒng)的控制，可實現(xiàn)運動過程對目標(biāo)物體的定向跟蹤、拍攝。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的無人機(jī)功能模塊示意圖；
圖2是本發(fā)明的地面控制站模塊示意圖；
圖3是本發(fā)明的目標(biāo)物體地理位置標(biāo)識示意圖；
圖4是本發(fā)明的飛行過程中目標(biāo)物體定向拍攝示意圖；
圖5是本發(fā)明的目標(biāo)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(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0012]參照圖1和圖2所示，一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)，包括無人機(jī)功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機(jī)功能模塊包括地面交互系統(tǒng)，視頻拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機(jī)驅(qū)動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機(jī)地面交互系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃，數(shù)字地圖，目標(biāo)設(shè)置，視頻疊加和飛行監(jiān)控，所述無人機(jī)功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統(tǒng)和所述無人機(jī)地面交互系統(tǒng)來相互連通。
[0013]如圖5所示，根據(jù)上述所述的無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
步驟I)飛行路徑規(guī)劃并上傳無人機(jī)；
步驟2)無人機(jī)按照規(guī)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(biāo)位置并上傳無人機(jī)；
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(jù)當(dāng)前位置與目標(biāo)位檢查并調(diào)整云臺；
步驟8 )實時視頻回傳和位置信息回傳；
步驟9)目標(biāo)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(dāng)前三維速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析；
角速度、加速度傳感器:檢測當(dāng)前三維角速度、加速度信息，用以完成姿態(tài)解析；
GPS:與衛(wèi)星通信，獲得當(dāng)前地理位置信息；
電機(jī)驅(qū)動:驅(qū)動電機(jī)，完成位移或者姿態(tài)調(diào)整；
云臺控制，用來控制攝像頭的轉(zhuǎn)向，在飛行過程中完成對目標(biāo)物體的定向拍攝；
視頻拍攝系統(tǒng):對目標(biāo)物體進(jìn)行拍攝，數(shù)據(jù)可實時傳送回地面站控制系統(tǒng)；
地面交互系統(tǒng):用以與地面車載導(dǎo)航系統(tǒng)交互，接收任務(wù)規(guī)劃，飛機(jī)控制，并實時傳回視頻?目息;
目標(biāo)跟隨系統(tǒng):用以接受地面站發(fā)送的目標(biāo)地理位置信息，通過飛行過程中實時獲取飛機(jī)位置，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，通過云臺控制調(diào)整攝像頭來鎖定目標(biāo)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(jī)地面交互系統(tǒng):數(shù)據(jù)通路鏈路，用以與無人機(jī)交互，發(fā)送任務(wù)規(guī)劃，飛機(jī)控制，并實時接收視頻信息；
任務(wù)規(guī)劃:設(shè)置無人機(jī)飛行路徑；
數(shù)字地圖:根據(jù)無人機(jī)當(dāng)前位置GPS信息，動態(tài)顯示其地面周邊地圖信息；
目標(biāo)設(shè)置:在數(shù)字地圖上選擇目標(biāo)位置，并通過無人機(jī)地面交互系統(tǒng)上傳目標(biāo)信息給無人機(jī)；
視頻疊加:接收無人機(jī)采集的視頻，通過與數(shù)字地圖疊加輸出顯示；
飛行控制:常規(guī)飛行數(shù)據(jù)監(jiān)控/起飛/返航等。
[0016]如圖3所示，在飛行過程中，無人機(jī)持續(xù)將實時視頻信息以及視頻采集位置等發(fā)送給地面站。地面站將該地理位置的數(shù)字地圖與視頻疊加，實現(xiàn)實景地圖顯示。
[0017]當(dāng)需要設(shè)定目標(biāo)物體時，控制者可在地面站實景地圖上選擇區(qū)域，數(shù)字地圖將此區(qū)域解析成具體的GPS位置(gps_target)，通過通訊鏈路，將該信息發(fā)送給無人機(jī)。
[0018]如圖4所示，當(dāng)無人機(jī)在規(guī)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(shè)定的目標(biāo)GPS位置(gps_target)進(jìn)行運算，得出云臺的姿態(tài)信息。
[0019]進(jìn)一步地，通過云臺控制系統(tǒng)，將所需的云臺目的姿態(tài)信息傳導(dǎo)到云臺，實現(xiàn)其姿態(tài)調(diào)整并持續(xù)指向所需的目的物體。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)，其特征在于，包括無人機(jī)功能模塊和地面控制站模塊，所述無人機(jī)功能模塊包括地面交互系統(tǒng)，視頻拍攝系統(tǒng)，速度/加速度傳感器，GPS，角速度/加速度傳感器，電機(jī)驅(qū)動和云臺控制，所述地面控制站模塊包括無人機(jī)地面交互系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃，數(shù)字地圖，目標(biāo)設(shè)置，視頻疊加和飛行監(jiān)控，所述無人機(jī)功能模塊和所述地面控制站模塊通過所述地面交互系統(tǒng)和所述無人機(jī)地面交互系統(tǒng)來相互連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)目標(biāo)鎖定系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)飛行路徑規(guī)劃并上傳無人機(jī)； 步驟2)無人機(jī)按照規(guī)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(biāo)位置并上傳無人機(jī)； 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(jù)當(dāng)前位置與目標(biāo)位檢查并調(diào)整云臺； 步驟8)實時視頻回傳和位置信息回傳； 步驟9)目標(biāo)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(fā)明人】馮翼, 王猛
【申請人】蘇州光之翼智能科技有限公司