基于无人机的雪地目标搜索方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于无人机的雪地目标搜索方法及装置，能快速、有效的实现雪地目标搜索。方法包括如下步骤：(10)目标区域普查：无人机沿设定路线飞行，采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块；(20)目标区域成像：地面控制模块根据辐射数据及位置信息，初略判定区域状况，无人机在上方悬停，辐射计天线对该区域进行锥扫得到辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制模块；(30)图像特征提取：地面控制模块对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的位置。装置包括空中控制模块(21)和位于地面的地面控制模块(214)。

Method and device of snow target search based on UAV

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的雪地目标搜索方法及装置
本专利技术属于雪地背景下生命体微波辐射特征
，特别是一种基于无人机的雪地搜索方法及装置。
技术介绍
雪地目标搜索是在雪地背景下比如东北老林，雪山等进行的目标尤其是生命体的搜索，对于发现埋藏在雪地下的目标尤其是生命体，及时采取进一步措施非常重要。现有的数据传输方式有两种：有线传输和无线传输。有线传输在雪地背景下布线困难，且传输距离受到布置线路的影响，制约了有线传输在雪地背景下的应用；无线传输虽不受布线的制约，但随着传输距离的增加，无线信号衰减严重，数据传输存在一定的误差。现有的雪地目标搜索方法主要是采用可见光与热红外技术，对于白天晴朗天气，光学传感器因其高分辨率有着一定优势；对于黑夜和阴雨天气，可见光和红外传感器收到很大干扰，这时毫米波遥感仪器，如辐射计、散射计、高度计等，有着不可替代的地位。毫米波具有更短的波长、具有全天时全天候的性能，可获取恶劣天气、环境下可见光与红外探测器不能获取的特殊信息，所以在未来的发展中应该重视起微波数据的获取与应用。针对现有技术不能在恶劣环境下搜索雪地目标的问题，提出一种基于无人机的雪地目标搜索方法及装置。利用生命体的目标特性分析、成像处理与特征提取技术实现雪地目标搜索。该项专利技术立足于无源微波(毫米波)辐射技术与理论，根据实际需要，利用无源毫米波成像系统获取典型生命体毫米波辐射测量数据和毫米波辐射图像，通过分析雪地背景下生命体无源毫米波辐射亮温特性，结合无源毫米波成像、图像处理和特征提取，综合判别目标区域的生命体位置。该专利技术加速无源毫米波辐射特性测量与成像技术等潜在应用，具有重要的社会现实意义和重大实用经济价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于无人机的雪地目标搜索方法，能够进行雪地背景下生命体目标识别，进行全天时、全天候的工作，且具有较高的精度。本专利技术的另一目的在于提供一种基于无人机的雪地目标搜索装置，能快速、有效的实现雪地目标搜索。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于无人机的雪地救援方法，包括如下步骤：(10)目标区域普查：无人机在目标区域上方沿设定路线飞行，采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块；(20)目标区域成像：地面控制模块根据辐射数据及位置信息，初略判定区域状况，无人机在上方悬停，辐射计天线对该区域进行锥扫得到辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制模块；(30)图像特征提取：地面控制模块对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的位置。实现本专利技术另一目的的技术解决方案为：一种基于无人机的雪地救援装置，包括空中控制模块21和位于地面的地面控制模块214，所述空中控制模块21用于根据飞行指令，使无人机在区域上方沿设定路线飞行或悬停并采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块；对目标区域进行锥扫；得到该区域的辐射图像，同时拍摄光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制台；地面控制模块根据辐射数据及位置信息，初略判定现场状况；所述地面控制模块214根据辐射数据及位置信息，初略判定现场状况，无人机在目标区域悬停，辐射计天线对该区域进行锥扫；对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的位置。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、全天时、全天候工作；无源毫米波穿透能力强，本专利技术采用3mm辐射成像，不受天气和时段的影响，能全天时、全天候工作；2、精度高；本专利技术采用全面普查与定点扫描相结合的方式，不但效率高，而且精度也高。用“遗传算法”对毫米波辐射图像进行处理，使图像更为精确。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术基于无人机的雪地救援方法的主流程图。图2为本专利技术基于无人机的雪地救援装置的结构示意图。图中，空中控制模块21，地面控制模块214。无人机定位模块22，光学摄影模块23，副面旋转天线24，3mm辐射计25，数据采集器26、数据存储模块27和空中无线传输模块28飞行控制模块29，图像处理模块210，成像显示模块211、数据处理模块212和地面无线传输模块213。具体实施方式图1所示，本专利技术基于无人机的雪地救援方法，包括如下步骤：(10)检测区域普查：无人机在区域上方沿设定路线飞行，采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块；(20)目标区域成像：地面控制模块根据辐射数据及位置信息，初略判定现场状况，无人机在目标区域悬停，辐射计天线对该区域进行锥扫得到辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制模块；(30)图像特征提取：地面控制模块对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的位置。优选地，所述(10)检测区域普查步骤中，沿途毫米波辐射数据采用3mm波段辐射计采集。所述(10)检测区域普查步骤中，生命体的辐射数据是根据沿途辐射数据与先期建立的典型生命体的毫米波辐射特性数据相比较而得出的。优选地，所述(30)图像特征提取步骤中，对毫米波辐射图像进行特征提取。用“遗传算法”对毫米波辐射图像进行处理，得到最佳阈值，进行图像二值化，然后对图像进行提取。遗传算法对于复杂的优化问题无需建模和复杂运算，只要利用遗传算法的三种算子就能得到最优解。遗传算法的核心是精英选择、精英交叉、定向变异，我们采用轮盘赌输的方法来对父代个体进行加快选优。如图2所示，作为实现本专利技术方法的一种手段，本专利技术基于无人机的雪地救援装置，包括空中控制模块21和位于地面的地面控制模块214。所述空中控制模块21用于根据飞行指令，使无人机在区域上方沿设定路线飞行并采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块；对目标区域进行锥扫；得到辐射图像，同时拍摄区域的光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制台；所述地面控制模块214根据辐射数据及位置信息，初略判定现场状况，无人机在目标区域悬停，辐射计天线对该区域进行锥扫；对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的位置。优选地，所述空中控制模块21包括无人机定位模块22、光学摄影模块23、副面旋转天线24、3mm辐射计25、数据采集器26、数据存储模块27和空中无线传输模块28，所述空中控制模块21分别与无人机定位模块22、光学摄影模块23、副面旋转天线24、3mm辐射计25、数据采集器26、数据存储模块27和空中无线传输模块28相连；所述无人机定位模块22，用于获取生命体的位置信息；所述光学摄影模块23，用于拍摄目标区域的光学图像；所述副面旋转天线24，用于对目标区域进行锥扫；所述3mm辐射计25以及数据采集器26，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的雪地目标搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(10)目标区域普查：无人机在目标区域上方沿设定路线飞行，采集沿途毫米波辐射数据，获取生命体辐射数据及位置信息；/n(20)目标区域成像：根据生命体辐射数据及位置信息，初略判定现场状况，无人机在目标区域悬停，对该区域进行辐射锥扫，得到辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像；/n(30)图像特征提取：对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的具体位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的雪地目标搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：
(10)目标区域普查：无人机在目标区域上方沿设定路线飞行，采集沿途毫米波辐射数据，获取生命体辐射数据及位置信息；
(20)目标区域成像：根据生命体辐射数据及位置信息，初略判定现场状况，无人机在目标区域悬停，对该区域进行辐射锥扫，得到辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像；
(30)图像特征提取：对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的具体位置。


2.根据权利要求1所述的雪地目标搜索方法，其特征在于：所述(10)区域普查步骤中，采用3mm波段辐射计采集沿途毫米波辐射数据。


3.根据权利要求1所述的雪地目标搜索方法，其特征在于：所述(10)区域普查步骤中，沿途辐射数据与典型生命体毫米波辐射特性数据相比较，获取生命体辐射数据。


4.一种基于无人机的雪地目标搜索装置，包括搭载于无人机上的空中控制模块(1)和位于地面的地面控制模块(2)，其特征在于：
所述空中控制模块(1)用于根据飞行指令，使无人机在区域上方沿设定路线飞行或悬停并采集沿途毫米波辐射数据，并将沿途辐射数据中的生命体辐射数据及位置信息传输至地面控制模块(2)；对目标区域进行锥扫；得到该区域的辐射图像，同时拍摄该区域的光学图像，并将辐射图像和光学图像传输至地面控制模块(2)。
所述地面控制模块(2)用于根据辐射数据及位置信息，初略判定区域现场状况，对辐射图像进行处理，并与光学图像对比分析，确定生命体的具体位置。


5.根据权利要求4所述的雪地目标搜索装置，其特征在于：
所述空中控制模块(1)包括无人机定位模块(11)、光学摄影模块(12)、副面旋转天线(13)、3mm辐射计(14)、数据采集器(15)，数据存储模块(16)、空中无线传输模块(17)和无人机载信息处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光锋，史强，张琪，李珊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32