用于抵制无人驾驶飞行器的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于抵制无人驾驶飞行器(UAV)的系统和方法，该方法包括：在空域的被监控区域内探测未知飞行对象；捕获探测到的未知飞行对象的图像；分析捕获到的图像以对探测到的未知飞行对象进行分类；和基于分析后的图像，确定探测到的未知飞行对象是否包括无人驾驶飞行器。响应于确定探测到的未知飞行对象包括UAV，抑制在UAV与UAV的用户之间交换的一个或多个无线电信号，直到UAV从空域的被监控区域离开。

【技术实现步骤摘要】
用于抵制无人驾驶飞行器的系统和方法
本专利技术涉及对抗无人驾驶飞行器(unmannedaerialvehicles，UAV)领域，并且更具体地，涉及用于抵制UAV的系统和方法。
技术介绍
无人驾驶载具是装备有自动控制系统的运输工具，该系统允许无人驾驶载具在没有主动且持续的人工干预的情况下移动。这种无人驾驶载具可以包括但不限于无人地面运输器(例如，汽车)、自走式机器人(例如，月球车)和无人驾驶飞行器(例如，四旋翼飞机)。复杂的无人(机器人)系统和设备的快速发展需要用于防备它们的新解决方案。更具体地说，UAV(也称为无人机)正变得更加便利于供个人购买，从而导致大量增加了广大公众对它们的使用。这种UAV代表民用UAV。在操作不当的情况下，看似安全的商用和民用(私人)使用UAV可能会带来许多危险。这样的使用可能会给生命和财产带来风险。此外，UAV可能被用来侵犯商业、教育、运动、娱乐和政府存在的神圣性。UAV(例如无人机)同样可以用于侵犯隐私或进行恐怖活动和犯罪活动。例如，UAV可能会飞入居民区、携带炸药或例如通过在监狱地面上方飞行来向囚犯运送违禁品。因此，真正需要一种用于探测、跟踪、识别/分类和阻止UAV、特别是民用UAV的集成系统和方法。民用UAV的示例包括但不限于诸如DJI、FREEFLY、PARROT和XIAOMI的这些公司的无人机。前述问题的解决方案之一是利用使用射频探测(雷达)的系统。然而，这种解决方案在探测和识别小型飞行对象方面具有不可克服的困难。由于UAV的尺寸小(小型无人驾驶飞行器，SUAV)及其在不同高度和速度下飞行的能力，雷达系统通常无法确保对飞行对象的探测及其随后识别的必要水平。解决上述问题的另一传统解决方案涉及传感器，例如光识别、探测和测距(lightidentification,detectionandranging，LIDAR)设备。与雷达相比，LIDAR设备的优势在于它们提供了更精确的位置确定并且具有更小的光斑尺寸，从而能够形成目标的更精确图像。LIDAR是设计用于使用光反射来探测、识别和确定对象范围的设备。应当注意，民用UAV通常是私人财产。民用UAV的所有者可能不知道侵犯隐私权或禁止跨越UAV飞行在其上方的物体的空域边界的禁令。因此，对抗无人驾驶飞行器的解决方案应当有效地应对UAV，而不会对其造成实际损害。在设计用于对抗UAV的解决方案时要考虑的另一标准是，民用UAV的使用通常发生在人口中心(城市、市区类型的定居点、村庄等)上方的空域中，这同样向抵制无人驾驶飞行器的可接受方法强加了许多限制。例如，抵制解决方案可能必须考虑到各个市政结构的邻近性以及使用采用市政基础设施的蜂窝网络的各种设备的使用。因此，真正需要创建在空域的被监控区域内有效地抵制任何探测到的未知无人驾驶飞行器的运动的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的各方面解决了本领域中已知的上述问题和缺陷。各方面提供了用于探测、分类、识别和抵制无人驾驶飞行器、特别是民用UAV，而不会对其造成损害的集成式解决方案。这种集成式解决方案可以用于政府、商业、私人和公共利益。本专利技术的各方面之一是针对物体周围的空域的特定区域提供保护，在该物体上或在该物体旁边已经安装本文中所描述的系统以防备UAV，该空域包括在人口中心上方的空域。特别地，本专利技术涉及用于在未知UAV穿过被监控的空域的情况下探测和抵制未知UAV的解决方案。未知UAV是指无权进入空域的被监控区域的UAV。所公开的系统至少执行：使用初级探测模块对运动的和/或飞行的对象进行探测，使用识别模块对探测到的对象进行捕获，使用控制和分类模块基于至少一个捕获图像对探测到的对象进行分类，在探测到的对象被确定为UAV的情况下使用控制和分类模块对UAV进行识别。所公开的系统还采取在无法识别UAV的情况下使用威胁消除模块来抵制未知UAV的步骤。探测到的UAV的识别可以基于“敌还是友(friendorfoe)”程序进行。如果UAV未被识别，那么该UAV可以被归类为未知UAV。在本专利技术的一方面，所公开的解决方案可以与在物体处使用的操作安全系统集成在一起，在该物体周围的空域需要提供保护以防备UAV。如本文中所使用的，术语“物体”广泛地指代任何种类的设施(诸如房屋和体育场)、以及附有条件地指定的空间(诸如机场)。本专利技术的第一技术结果是通过探查空域、探测和识别UAV、并采取措施从空域的被监控区域移除探测到的未知UAV，而拓宽了用于对抗各种UAV的技术手段的范围，包括在人口中心上方的空域中对抗各种UAV。本专利技术的第二技术结果是通过探测、分类和识别UAV，(如果需要的话)随后从受保护物体的空域中移除未知UAV，而保护受保护物体(该受保护物体包括位于人口中心的物体)的空域来防备未知的UAV。作为本专利技术的一变型实施方式，提出了一种用于探测和抵制未知的无人驾驶飞行器(UAV)的方法，其中，该方法包括以下步骤：可以使用初级探测模块来执行在空域的被监控区域内对未知飞行对象的探测。初级探测模块可以用于确定探测到的未知飞行对象的空间坐标，所确定的空间坐标可以被发送至控制和分类模块。可以使用识别模块来捕获探测到的未知飞行对象的图像。控制和分类模块可以用于基于对从识别模块获得的至少一个图像的分析，对探测到的未知飞行对象进行分类。响应于使用控制和分类模块将未知飞行对象确定为UAV，可以执行UAV的识别。在确定UAV为未知UAV之后，可以使用威胁消除模块执行UAV的控制信号的定向无线电抑制，直到未知UAV离开空域的被监控区域时间为止。在本专利技术的另一方面，对UAV的防备可以在人口中心的空域中执行。在本专利技术的另一方面，可以通过探测指示UAV所有权的视觉标记、GPS信标或RFID标签来进行未知UAV的识别。在另一方面，可以在分析期间使用诸如神经网络的机器学习模型来对探测到的未知对象进行分类。在另一方面，在空域中搜索飞行对象之前，确定初级探测模块的位置的空间坐标。在又一方面，识别模块可以包括至少一个摄像机，该至少一个摄像机用于捕获探测到的飞行对象，该捕获是根据探测到的飞行对象的空间坐标来进行的。在另一方面，可以使用LIDAR或GPS接收器来进行对未知飞行对象的初级探测。在又一方面，识别模块可以安装在回转模块上，从而能够使摄像机绕其轴线移动360度。在另一方面，识别模块可以包括至少两个摄像机，其中，一个摄像机被配置成执行大体测量，第二摄像机使得能够多次放大探测到的飞行对象。作为本专利技术的另一变型方面，可以执行对探测到的飞行对象的跟踪，在此期间第二摄像机逐渐接近探测到的对象，以便获得以所需的分辨率呈现探测到的飞行对象的至少一个图像，并且至少一个图像被发送至控制和分类模块。附图说明并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的一个或多个示例性方面，以及连同详细的描述一起用来阐述这些示例性方面的原理和实现方式。图1示出了用于探测和抵制UAV的系统的高级结构，该结构具有实现各种不同方面的可能性。...

【技术保护点】
1.一种用于防备无人驾驶飞行器的方法，所述方法包括：/n在空域的被监控区域内探测飞行对象；/n确定探测到的飞行对象的空间坐标；/n基于所确定的空间坐标来捕获探测到的未知飞行对象的图像；/n分析捕获到的图像，以便对所述探测到的未知飞行对象进行分类；/n基于分析后的图像，确定所述探测到的未知飞行对象是否包括无人驾驶飞行器；和/n响应于确定所述探测到的未知飞行对象包括无人驾驶飞行器，抑制在所述无人驾驶飞行器与所述无人驾驶飞行器的用户之间交换的一个或多个无线电信号，直到所述无人驾驶飞行器从所述空域的被监控区域离开。/n

【技术特征摘要】
20190930 RU 2019130604;20200214 US 16/791,6271.一种用于防备无人驾驶飞行器的方法，所述方法包括：
在空域的被监控区域内探测飞行对象；
确定探测到的飞行对象的空间坐标；
基于所确定的空间坐标来捕获探测到的未知飞行对象的图像；
分析捕获到的图像，以便对所述探测到的未知飞行对象进行分类；
基于分析后的图像，确定所述探测到的未知飞行对象是否包括无人驾驶飞行器；和
响应于确定所述探测到的未知飞行对象包括无人驾驶飞行器，抑制在所述无人驾驶飞行器与所述无人驾驶飞行器的用户之间交换的一个或多个无线电信号，直到所述无人驾驶飞行器从所述空域的被监控区域离开。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用至少具有一个或多个摄像机的识别模块来捕获所述图像。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个摄像机中的至少一个摄像机附接至回转基座，并且所述回转基座被配置成使所述至少一个摄像机绕所述摄像机的轴线旋转大约360度。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括跟踪所述探测到的未知飞行对象。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用经训练的神经网络来执行对所述探测到的未知飞行对象的分类。


6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括响应于确定所述探测到的未知飞行对象包括无人驾驶飞行器，识别所述无人驾驶飞行器。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，识别所述无人驾驶飞行器还包括探测指示所述无人驾驶飞行器的所有权的视觉标记、GPS信标和RFID标签中的至少一者。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，探测到的无人驾驶飞行器包括未被授权在所述空域的被监控区域内飞行的无人驾驶飞行器。


9.一种用于防备无人驾驶飞行器的系统，所述系统包括：
硬件处理器，所述硬件处理器被配置成：
在空域的被监控区域内探测飞行对象；
确定探测到的飞行对象的空间坐标；
基于所确定的空间坐标来捕获探测到的未知飞行对象的图像；
分析捕获到的图像，以便对所述探测到的未知飞行对象进行分类；
基于分析后的图像，确定所述探测到的未知飞行对象是否包括无人驾驶飞行器；和
响应于确定所述探测到的未知飞行对象包括无人驾驶飞行器，抑制在所述无人驾驶飞行器与所述无人驾驶飞行器的用户之间交换的一个或多个无线电信号，直到所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔·E·图罗夫，弗拉基米尔·Y·克莱施宁，阿列克谢·O·多洛霍夫，安德烈·A·瓦恩科夫，
申请(专利权)人：卡巴斯基实验室股份制公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU