一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统及方法，其中无人机平台用于实现低空飞行，并搭载有所述双目视觉图像采集单元和弹射捕捉单元；所述双目视觉图像采集单元用于对监测空间拍摄双目视频图像信息；所述多信息采集单元用于获取所述无人机平台的倾角信息、高度信息和/或地理位置信息；所述信息处理决策单元用于融合所述双目视频图像信息和所述倾角信息、高度信息和/或地理位置信息，并计算分析实现飞行器探测识别、深度信息的获取、飞行器追踪、飞行器的捕捉指挥；所述弹射捕捉单元根据所述飞行器的捕捉指挥命令捕捉飞行器。本发明专利技术提高了对入侵的小型低空飞行器的主动捕捉能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低空小型无人飞行器捕获
，特别是涉及一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统及方法。
技术介绍
随着无线电遥控设备、机械设备等技术的不断成熟，小型低空飞行器的技术也逐渐成熟，其成本正在逐步的下降，越来越多的小型低空飞行器开始进入摄像摄影、工农业生产、测量测试等领域。随着越来越多的用户涌入该领域，其应用的范围也越来越大。然而随着小型低空飞行器的应用无限制式的爆炸增长，越来越多的公共安全隐患也随之突显出来。国内外的政府部门对小型低空飞行器的安全问题越来越重视，相关的法律法规正在逐步的完善，相应的飞行禁区也正在逐步的制定。但是一些低空小型飞行器的不规范操作、飞行器的失控、基于飞行器的情报探测、恐怖分子的特定袭击等安全隐患造成飞行器入侵飞行禁区的事件时有发生，所以需要加强对特定区域的低空小型飞行器的监管，并根据现场情况进行有目的的拦截、捕捉，降低因为非法入侵带来的安全隐患。然而由于低空小型无人机具有体积小、可低空飞行、具备自主飞行能力、空中轨迹可变、飞行区域有时人群较密集等特性，所以不能采用一般的军事措施进行拦截，设计低成本、具备自主捕捉小型低空飞行器的设备显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统及方法，能自主捕捉非法入侵的小型低空飞行器，减少了传统方法依靠用户手工操作带来的大量作业量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统，包括无人机平台、双目视觉图像采集单元、弹射捕捉单元、信息处理决策单元、多信息采集单元和电源管理单元，所述无人机平台用于实现低空飞行，并搭载有所述双目视觉图像采集单元和弹射捕捉单元；所述双目视觉图像采集单元用于对监测空间拍摄双目视频图像信息；所述多信息采集单元用于获取所述无人机平台的倾角信息、高度信息和/或地理位置信息；所述信息处理决策单元用于融合所述双目视频图像信息和所述倾角信息、高度信息和/或地理位置信息，并计算分析实现飞行器探测识别、深度信息的获取、飞行器追踪、飞行器的捕捉指挥；所述弹射捕捉单元根据所述飞行器的捕捉指挥命令捕捉飞行器；所述电源管理单元用于实现各单元的电源供应。所述信息处理决策单元根据预先机器学习的算法获得飞行器的识别模型，然后对监测空间拍摄到的双目视频图像信息进行分析识别，检测是否存在可疑的低空飞行器。所述信息处理决策单元根据获得双目视频图像信息以及可疑的低空飞行器的活动空间，采用快速立体匹配的算法计算获得该低空飞行器所在空间的三维深度信息，结合倾角信息、高度信息和地理位置信息，确定可疑低空飞行器的活动位置和空间方位。所述信息处理决策单元根据双目视频图像信息和深度信息快速计算并获得最佳追踪轨迹，根据最佳追踪轨迹控制所述无人机平台对可疑的低空飞行器进行快速逼近。当可疑的低空飞行器确定为非法入侵飞行器时，如果可疑的低空飞行器在有效捕捉范围和角度内，所述信息处理决策单元将指挥弹射捕捉器单元实施捕捉作业；如果不在捕捉范围或有效角度内，信息处理决策单元将根据双方的空间位置信息，调整所述无人机平台，直至可疑的低空飞行器在捕捉空间内。所述信息处理决策单元还连接有无线发射单元，所述无线发射单元用于将采集到的双目视频图像信息、倾角信息、高度信息和/或地理位置信息，以及所述信息处理决策单元的处理信息传输到地面监控中心；所述地面监控中心可以通过所述无线单元对无人机平台进行实施指挥操作。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种主动捕获低空小型无人飞行器的方法，使用上述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，包括以下步骤：(1)所述无人机平台飞入到工作区域，对监控区域进行视觉监控，分析监控区域出现的可疑的低空飞行器；(2)如果监控区域出现疑似可疑的低空飞行器，无人机平台前往特定区域进行监测捕捉；(3)无人机平台到达指定位置后，将融合双目视频图像信息、倾角信息、高度信息和地理位置信息，确认可疑的低空飞行器的空间位置和状态，计算获得追踪轨迹，然后开始快速逼近追踪可疑的低空飞行器；(4)在确认可疑的低空飞行器为非法入侵飞行器之后，对非法入侵飞行器进行逼近跟踪，伺机实施捕捉；(5)当非法入侵飞行器进入系统的有效捕捉范围，信息处理决策单元发送捕捉命令进行捕捉；如果捕捉失败，则抛弃捕捉网，重新调整姿势进行追踪，再次捕捉；如果捕捉成功，则将捕捉的非法入侵飞行器送往指定的地点进行处理。所述步骤(1)包括以下子步骤：(11)双目视觉图像采集单元获取监控区域的监控图像；(12)对监控图像进行多尺度滤波处理；(13)对滤波处理后的图像提取高维的多尺度特征；(14)提取多尺度特征构造稀疏测量矩阵；(15)根据稀疏测量矩阵生成低维压缩特征向量；(16)根据该特征向量，结合预先机器学习的算法计算出来的分类模型参数，对结果进行分类；(17)根据分类的结果，判断监测区域是否有入侵物。所述步骤(3)包括以下子步骤：(31)根据可疑的低空飞行器的空间位置，在双目视频图像信息中划分最近有效区域；(32)采用双目立体匹配算法对最近有效区域计算深度信息；(33)结合计算出来的深度信息和原始的RGB图像，进一步确定可疑的低空飞行器的空间位置，再一次优化最近有效区域，缩小并优化搜索范围；(34)采集倾角信息、高度信息和地理位置信息，结合计算出来的深度信息和优化后的搜索空间，分析可疑的低空飞行器的空间位置，锁定可疑的低空飞行器的空间位置，计算逼近轨迹；(35)根据计算出来的轨迹，无人机平台开始快速逼近入侵物。所述步骤(33)包括以下步骤：采用校正算法对双目视频图像进行校正，获得极线平行的双目图像；对双目视觉图像计算梯度图，然后计算基于梯度信息的匹配代价；计算基于原始图像的匹配代价；计算基于Census变换信息的匹配代价；对计算出来的匹配代价进行聚合；根据赢者通吃的方法计算初始匹配代价；采用左右一致性检测检测错误匹配点；对错误匹配点采用上下左右四方向搜索最优值填充；采用聚合函数进行聚合；深度信息转化。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术装置简单，移动方便，可以根据需要随时进行部署，可广泛用于紧急处理入侵的小型低空飞行器，保障特定区域的空域安全。本专利技术的装置可以自主对低空的入侵的小型飞行器进行捕捉，减少了人工参与的作业量，可以广泛为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统，包括无人机平台、双目视觉图像采集单元、弹射捕捉单元、信息处理决策单元、多信息采集单元和电源管理单元，其特征在于，所述无人机平台用于实现低空飞行，并搭载有所述双目视觉图像采集单元和弹射捕捉单元；所述双目视觉图像采集单元用于对监测空间拍摄双目视频图像信息；所述多信息采集单元用于获取所述无人机平台的倾角信息、高度信息和/或地理位置信息；所述信息处理决策单元用于融合所述双目视频图像信息和所述倾角信息、高度信息和/或地理位置信息，并计算分析实现飞行器探测识别、深度信息的获取、飞行器追踪、飞行器的捕捉指挥；所述弹射捕捉单元根据所述飞行器的捕捉指挥命令捕捉飞行器；所述电源管理单元用于实现各单元的电源供应。

【技术特征摘要】
1.一种主动捕获低空小型无人飞行器的系统，包括无人机平台、双目视觉图像采集单元、
弹射捕捉单元、信息处理决策单元、多信息采集单元和电源管理单元，其特征在于，
所述无人机平台用于实现低空飞行，并搭载有所述双目视觉图像采集单元和弹射捕捉
单元；所述双目视觉图像采集单元用于对监测空间拍摄双目视频图像信息；所述多信
息采集单元用于获取所述无人机平台的倾角信息、高度信息和/或地理位置信息；所述
信息处理决策单元用于融合所述双目视频图像信息和所述倾角信息、高度信息和/或地
理位置信息，并计算分析实现飞行器探测识别、深度信息的获取、飞行器追踪、飞行
器的捕捉指挥；所述弹射捕捉单元根据所述飞行器的捕捉指挥命令捕捉飞行器；所述
电源管理单元用于实现各单元的电源供应。
2.根据权利要求1所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，其特征在于，所述信息
处理决策单元根据预先机器学习的算法获得飞行器的识别模型，然后对监测空间拍摄
到的双目视频图像信息进行分析识别，检测是否存在可疑的低空飞行器。
3.根据权利要求1所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，其特征在于，所述信息
处理决策单元根据获得双目视频图像信息以及可疑的低空飞行器的活动空间，采用快
速立体匹配的算法计算获得该低空飞行器所在空间的三维深度信息，结合倾角信息、
高度信息和地理位置信息，确定可疑低空飞行器的活动位置和空间方位。
4.根据权利要求1所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，其特征在于，所述信息
处理决策单元根据双目视频图像信息和深度信息快速计算并获得最佳追踪轨迹，根据
最佳追踪轨迹控制所述无人机平台对可疑的低空飞行器进行快速逼近。
5.根据权利要求1所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，其特征在于，当可疑的
低空飞行器确定为非法入侵飞行器时，如果可疑的低空飞行器在有效捕捉范围和角度
内，所述信息处理决策单元将指挥弹射捕捉器单元实施捕捉作业；如果不在捕捉范围
或有效角度内，信息处理决策单元将根据双方的空间位置信息，调整所述无人机平台，
直至可疑的低空飞行器在捕捉空间内。
6.根据权利要求1所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，其特征在于，所述信息
处理决策单元还连接有无线发射单元，所述无线发射单元用于将采集到的双目视频图
像信息、倾角信息、高度信息和/或地理位置信息，以及所述信息处理决策单元的处理
信息传输到地面监控中心；所述地面监控中心能够通过所述无线发射单元对无人机平
台进行实施指挥操作。
7.一种主动捕获低空小型无人飞行器的方法，其特征在于，使用如权利要求1-6中任一

\t权利要求所述的主动捕获低空小型无人飞行器的系统，包括以下步骤：
(1)所述无人机平台飞入到工作区域，对监控区域进行视觉监控...

【专利技术属性】
技术研发人员：占云龙，黄葵，皮家甜，曲磊，何为，王营冠，郑春雷，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31