一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法与系统技术方案

一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法与系统，系统由无人机、测向定位装置、飞控和通信模块、摄像头及云台和地面设备等组成。其中，无人机是整个系统的升空平台；测向定位装置对无人机遥控信号进行测向定位；飞控和通信模块一方面控制整个黑飞无人机系统，另一方面用来与地面设备进行通信；摄像头及云台用于搜寻并追踪黑飞无人机目标；地面设备用于地面用户遥控己方无人机并收发交互信息；系统有三种工作状态：搜寻状态、定位状态、跟踪状态。本发明专利技术利用无人机平台升空识别、跟踪并抵近黑飞无人机，对地面遥控信号进行连续测向定位，从而实现定位并追踪黑飞无人机遥控者的目的。

A method and system for finding and tracking remote control of Hefei UAV

A method and system for discovering and tracking the remote controller of Black Flying UAV is presented. The system consists of UAV, direction finding and positioning device, flight control and communication module, camera, cloud platform and ground equipment, etc. Unmanned aerial vehicle (UAV) is the lifting platform of the whole system; the direction finding and positioning device locates the UAV remote control signal; the flight control and communication module controls the whole black-flying UAV system on the one hand, and communicates with ground equipment on the other hand; the camera and cloud platform are used to search and track the target of the black-flying UAV; The equipment is used for ground users to remotely control their own UAV and receive and receive interactive information. The system has three working states: search state, positioning state and tracking state. The invention identifies, tracks and approaches the black-flying UAV by using the UAV platform to carry out continuous direction finding and positioning for the ground remote control signal, thereby realizing the purpose of locating and tracking the remote controller of the black-flying UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法与系统
本专利技术属于追踪监控
，特别涉及一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法与系统。
技术介绍
随着无人机技术的不断进步和完善，无人机的应用越来越广泛。由此也产生一定的安全隐患，如何对无人机进行有效管控，已经越来越受到关注。目前主要的注意力都集中的黑飞无人机上，各种干扰、欺骗、捕获、攻击手段均针对黑飞无人机，而对于黑飞无人机遥控者，则缺乏发现和定位的技术手段。因而对于治理黑飞无人机，很难从源头上解决问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，可利用无人机升空来发现并定位黑飞无人机遥控者，从而有利于从源头打击黑飞无人机行为。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，包括下述步骤：步骤1，利用无人机1搭载测向定位装置2和摄像头及云台4升空；步骤2，无人机1升空后，进入搜寻状态，利用摄像头4基于可见光或红外图像，在空中搜寻并识别黑飞无人机；步骤3，通过通信控制模块3向地面设备5发送预警信息，根据事先设定或者自动转入跟踪状态，或者接受来自地面设备5的指令转入跟踪状态，进入跟踪状态后，无人机1抵近黑飞无人机并保持一定距离跟踪飞行；步骤4，利用测向定位装置2检测黑飞无人机遥控信号，并进行连续的测向和定位，进入定位状态；步骤5，在定位状态，通过通信控制模块3向地面设备5连续发送黑飞无人机的信息。步骤6，地面设备5内置通信控制模块接收黑飞无人机位置信息。所述搜寻状态下，控制摄像头及云台4在俯仰和偏航两个方向进行转动，连续获得空中可见光或红外图像，并利用图像目标识别方法识别黑飞无人机目标，形成待选跟踪目标库。所述摄像头为可见光摄像头或红外摄像头，采用连续单目或双目识别对黑飞无人机进行目标搜索和识别。所述跟踪状态下，无人机1按照保持安全距离限定下抵近伴飞，其控制方法如下：无人机1的高度控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，使得云台4回归到俯仰初始位置，产生无人机1俯仰方向的飞行控制指令。无人机1的偏航控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，使得云台4回归到偏航初始位置，产生无人机1偏航方向的飞行控制指令。无人机1抵近黑飞无人机的距离控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，保持云台在初始位置，保持黑飞无人机在视场中的目标规定大小，产生控制无人机1的飞行控制指令，并实现保持安全距离限定伴飞。所述测向定位装置2可以为以下几种：正交配置的双干涉仪，同时测向定位；阵列天线，采用DOA估计方法实现测向定位；单干涉仪，定位方法是旋转测向定位；所述黑飞无人机遥控者定位方法，也可采用多架空中无人机平台相互之间通信利用多站无源定位方法进行定位。所述发送的黑飞无人机的信息，其内容包括但不限于无人机飞行控制信号、黑飞无人机位置信息，黑飞无人机遥控者位置估计信息，摄像头采集的图像或视频信号等。本专利技术还提供了一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的系统，包括：无人机1，作为升空平台，包含卫星导航定位装置；测向定位装置2，装载于无人机1上，用于检测并定位黑飞无人机遥控信号；摄像头及云台4，装载于无人机1上，用于搜寻并追踪目标；通信控制模块3，用于实现无人机1与地面设备5之间的通信与控制；地面设备5，用于对无人机1进行遥控，包括通信控制模块、无人机遥控模块和信息显示模块。上述发现和跟踪黑飞无人机遥控者的系统，其特征在于，系统设置三种状态，分别是：搜寻状态：无人机1按规划好的航线飞行，或者在地面遥控者的实时控制下飞行，测向定位装置2搜寻黑飞无人机遥控信号，摄像头4基于可见光或红外图像/视频搜寻黑飞无人机；跟踪状态：事先设定或用户指定黑飞无人机目标后，融合摄像头4基于可见光或红外图像/视频获得的目标位置信息、摄像头云台捷联信息、无人机1位置信息选择合适的导引律输出无人机1控制指令，控制空中无人机1按照保持设定的安全距离限定下抵近黑飞无人机跟踪伴飞。定位状态：保持无人机1抵近黑飞无人机跟踪伴飞状态，测向定位装置2获取地面遥控者方位信息，并在无人机1飞行过程中进行连续测向，利用无人机1自身的位置、速度信息和测向信息，进行单目标无源跟踪定位，获取黑飞无人机遥控者位置估计信息。通信控制模块3向地面设备传递定位的无人机飞行控制信号、黑飞无人机位置信息、黑飞无人机遥控者位置估计信息、以及摄像头采集的视频信号等。与现有方法相比，本专利技术的有益效果是：采用类似“空中警察”的无人机跟踪黑飞无人机抵近飞行，使得无人机可以接收到和黑飞无人机同样强度的遥控信号，从空中利用遥控信号对地面遥控者进行定位也避免了在地面对遥控信号进行测向定位时遇到地面建筑物阻挡、反射和多径引起的定位困难。本专利技术提出的方法和系统成本低，效果显著，因此，本专利技术可以有效的实现对黑飞无人机遥控者进行定位，应用前景广泛。附图说明图1为本专利技术系统组成框图。图2为本专利技术系统应用场景示意图。图3为本专利技术系统空中无人机部分组成示意图。图4为本专利技术系统地面设备组成示意图。图5为本专利技术系统无人机跟踪黑飞无人机抵近飞行控制策略示意图。图6为本专利技术系统测向定位装置连续测向定位遥控者示意图。图7为测量定位原理示意图。图8为测量定位原理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。如图1所示，本专利技术种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的系统，主要由无人机1、测向定位装置2、控制通信模块3、摄像头4和地面设备5组成。其中：无人机1是整个系统的升空平台。测向定位装置2搭载在无人机1上，功能是对黑飞无人机遥控信号进行测向，可以为正交配置的双干涉仪(同时测向定位)，或为阵列天线(DOA估计方法测向定位)，或为单干涉仪，定位方法是旋转测向定位。通信控制模块3有两项功能，一是整个无人机系统的控制，二是用来与地面设备5进行射频通信，通信内容包括无人机飞行控制信号、黑飞无人机位置信息、测向定位装置2采集的测向定位信号、摄像头4采集的视频信号等。摄像头及云台4搭载在无人机1上，摄像头有两种规格，一种是电视摄像头，另一种是红外摄像头，具体使用哪一种摄像头由用户选择决定。地面设备5是用户对无人机进行遥控的平台，具有无人机飞行遥控模块，并能够接受空中无人机1信号，获取黑飞无人机目标信息、遥控者定位信息。系统有三种工作状态：搜寻状态、跟踪状态、定位状态。搜寻状态：无人机1按规划好的航线飞行，或者在地面遥控者的实时控制下飞行，通过控制无人机的转动角和云台，利用摄像头连续不断的基于可见光或红外图像，在空中搜寻，并利用图像识别方法黑飞无人机，并将黑飞无人机信息利用通信控制模块3传回地面设备，当有多架黑飞无人机目标时，地面设备将接收到黑飞无人机目标列表。跟踪状态：用户在地面设备5上选择和确定了黑飞无人机目标后，将选择信息发送给无人机1，融合摄像头基于可见光或红外图像/视频获得的目标位置信息、摄像头云台捷联信息、无人机1位置信息选择合适的导引律输出无人机1控制指令，控制空中无人机1按照保持设定的安全距离限定下抵近黑飞无人机跟踪伴飞。定位状态：保持无人机1抵近黑飞无人机跟踪伴飞状态，测向定位装置2检测黑飞无人机遥控信号(射频信号)，测向定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1，利用无人机(1)搭载测向定位装置(2)和摄像头及云台(4)升空；步骤2，无人机(1)升空后，进入搜寻状态，利用摄像头基于可见光或红外图像，在空中搜寻并识别黑飞无人机；步骤3，在识别到黑飞无人机后，通过通信控制模块(3)向地面设备(5)发送预警信息，根据事先设定或者自动转入跟踪状态，或者接受来自地面设备(5)的指令转入跟踪状态，进入跟踪状态后，无人机(1)抵近黑飞无人机并保持一定距离跟踪飞行；步骤4，利用测向定位装置(2)检测黑飞无人机遥控信号，并进行连续的测向和定位，进入定位状态；步骤5，在定位状态，通过通信控制模块(3)向地面设备(5)连续发送黑飞无人机的信息；步骤6，地面设备(5)内置通信控制模块接收黑飞无人机位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1，利用无人机(1)搭载测向定位装置(2)和摄像头及云台(4)升空；步骤2，无人机(1)升空后，进入搜寻状态，利用摄像头基于可见光或红外图像，在空中搜寻并识别黑飞无人机；步骤3，在识别到黑飞无人机后，通过通信控制模块(3)向地面设备(5)发送预警信息，根据事先设定或者自动转入跟踪状态，或者接受来自地面设备(5)的指令转入跟踪状态，进入跟踪状态后，无人机(1)抵近黑飞无人机并保持一定距离跟踪飞行；步骤4，利用测向定位装置(2)检测黑飞无人机遥控信号，并进行连续的测向和定位，进入定位状态；步骤5，在定位状态，通过通信控制模块(3)向地面设备(5)连续发送黑飞无人机的信息；步骤6，地面设备(5)内置通信控制模块接收黑飞无人机位置信息。2.根据权利要求1所述发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，所述搜寻状态下，控制摄像头及云台(4)在俯仰和偏航两个方向进行转动，连续获得空中可见光或红外图像，并利用传统图像目标识别方法识别黑飞无人机目标，形成待选跟踪目标库。3.根据权利要求1或2所述发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，所述摄像头为可见光摄像头或红外摄像头，采用连续单目或双目识别对黑飞无人机进行目标搜索和识别。4.根据权利要求1所述发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，所述跟踪状态下，无人机(1)按照保持安全距离限定下抵近伴飞。5.根据权利要求4所述发现和跟踪黑飞无人机遥控者的方法，其特征在于，所述抵近伴飞的控制方法如下：无人机(1)的高度控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，并使得云台回归到俯仰初始位置，产生无人机(1)俯仰方向的飞行控制指令；无人机(1)的偏航控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，并使得云台回归到偏航初始位置，产生无人机(1)偏航方向的飞行控制指令；无人机(1)抵近黑飞无人机的距离控制：确实定黑飞无人机目标后，按照保持黑飞无人机在视场的中间位置，保持云台在初始位置，保持黑飞无人机在视场中的目标规定大小，产生控制无人机(1)的飞行控制指令，并实现保持安全距离限定伴飞。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红光，游鸿，
申请(专利权)人：西安大衡天成信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61