一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法技术

本发明专利技术一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法、系统


[0001]本专利技术属于跨域探测领域，具体涉及一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法
、
系统
。

技术介绍

[0002]目前已有较多的水下水面探测技术对目标进行搜捕
。
现有技术中公开一种水下声呐数据仿真系统和方法，能在复杂多变的水下环境完成三维场景仿真和多波束图像声呐数据仿真，生成完整清晰的声呐图像，但是整个过程需要花费较长的时间，容易延误追踪目标的最佳时机
。
[0003]目前，现有技术中的水下目标探测聚焦于多声呐浮标的数据融合技术，通过将接收到的多路数据传送至数据融合中心，根据数据融合算法对数据进行重新的判断，得到了相比于单个声呐浮标更高的精度和稳定性，进而提高了整个探测系统的可靠性
。
多声呐浮标数据融合技术就是利用多个声呐浮标获取的信息，通过一定的技术手段对所获数据按某种准则进行观测
、
分析
、
综合和运用
。
与传统的围绕单只声呐浮标采集到的信息相比，多声呐浮标的数据融合技术在对目标进行探测方面具有很多的优点：
1、
加强系统的可持续性；
2、
扩大时间和空间的覆盖范围，提高信号分辨力；
3、
系统的可靠性得到提升，工作稳定性更好
。
[0004]通过水
‑
空跨域搜索完成对目标的侦察对探测已经成为了空海反击自卫的研究重点与热点
。
现有技术中，已经存在无人机投放浮标相关技术，由于通信问题，无人机很难直接在空中探测到目标的准确位置，而声呐浮标可以很好地弥补这一缺点；相反，声呐浮标几乎不存在运动能力，而无人机能在较远范围内不间断地跟踪目标，进行查证与识别
。
但是现有技术中，一般会先根据先验信息建立概率场模型，并基于概率场进行浮标投放分布，投放的个数跟方案会根据概率场进行优化
。
这种布放方案在前期会存在大量的数据运算，在执行紧急任务时会有一部分时间延迟，在追踪目标逃逸速度过快的情况下易丢失目标
。
[0005]基于上述原因，提出一种无人机与声呐浮标的协同探测方案对于打击敏感目标有着非常重要的意义，必须对无人机与声呐的协同探测方案以及浮标的布放进行相应的研究，如何减少布放前期的计算量，快速地将声呐浮标投放至目标附近，并与无人机联合进行搜索，通过方案飞行的方式准确地规划无人机的飞行轨迹，准确投放声呐浮标成为了研究的必要手段
。

技术实现思路

[0006]要解决的技术问题：
[0007]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法
、
系统，无人机内部携带3枚声呐浮标与若干爆炸声源
。
在首次发现可疑目标后，无人机通过方案轨迹将3枚声呐浮标迅速沿正三角形作品字型布放，随后无人机不断投放爆炸声源，继续对目标进行跟踪定位
。
采用多声呐浮标的数据融合技术，对于单声呐浮标的定
向效果精度不足等问题，进行优化和提升
。
本专利技术规划了无人机投放声呐浮标时的飞行轨迹，将3枚浮标可较为准确地布放至理想地点，并将声呐数据与无人机进行传输，对目标实现跨域追踪与查证识别
。
本专利技术解决了现有技术因浮标投放前需要大量计算而导致无法及时追踪目标的问题，不仅将无人机与浮标探测的方案相结合，同时摒弃了已有的协同探测方案中前期的大量计算过程，能够节约对于目标探测时的计算时间，通过无人机投放爆炸声源的方式进行跟踪与探测，可快速地将浮标部署到位
。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1：无人机通过追踪模块确定目标当前位置；
[0010]步骤2：通过飞控模块执行预设飞行轨迹并启动投放模块，将各声呐浮标沿飞行轨迹依次投放至设定位置；
[0011]所述无人机上搭载3个声呐浮标，声呐浮标布放的阵型为正三角形；
[0012]步骤3：所有声呐浮标投放完成后触发声源模块，所述声源模块在各声呐浮标的布放阵型范围内发射声脉冲信号，确定目标定位信息，再将接收到的数据信号发射至无人机的浮标信号接收处理模块；
[0013]步骤4：无人机根据所述浮标信号接收处理模块得到的目标定位信息，确定当前飞行目标位置点，到达后继续启动声源模块，发射声脉冲信号；
[0014]循环步骤3‑
步骤4，直至完成可疑目标的查证和识别
。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤1中，无人机采用视觉导航技术与轻量级的神经网络算法对目标进行检测与追踪，对当前目标位置进行定位是为了确定声呐浮标的投放位置及首次爆炸声源投放的坐标
。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤2中，飞行轨迹的方程如下：
[0017][0018]式中：
x
d
表示在
x
方向上的预期轨迹；
y
d
表示在
y
方向上的预期轨迹；
z
d
表示在
z
方向上的预期轨迹；
k1、k2、k3为相应的轨迹系数；
t
为飞行时间
。
[0019]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤3和4中的目标定位信息的确定是为了追踪与打击可疑目标
。
[0020]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤3中声源模块为无人机投放的爆炸声源，当无人机投掷爆炸声源后，爆炸产生的声波信息会被三个声呐浮标收集，然后信息通过多基地声呐阵数据融合技术进行整合，以数组的形式后传递给无人机；无人机内置预训练好的边缘强化学习算法，给出目标逃逸的方向，经过基于贝叶斯推理参数算法的数据融合技术处理后会得到声呐浮标阵给出的目标当前定位信息，无人机快速抵达目标点
。
[0021]一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测系统，包括搭载于无人机上的追踪模块
、
通信模块
、
飞控模块
、
存储模块
、
浮标信号接收处理模块，以及按照正三角形布放的三个声呐浮标；
[0022]所述无人机通过追踪模块获取目标当前位置；通过飞控模块控制飞行轨迹并按照
轨迹投放声呐浮标；通过浮标信号接收处理模块对浮标发送的目标信号进行处理，和存储模块中的目标逃逸方向结合，给出无人机当前的飞行目标位置点，再将目标位置点发送至飞控模块，控制无人机飞行至目标位置点；
[0023]通过通信模块实现无人机和声呐浮标之间的通信和数据传递
。
[0024]本专利技术的进一步技术方案是：所述基于无人机的多声呐浮标投放及探测系统内设置处理器
、
存储器和应用程序，所述应用程序被存储在所述存储器中，并被配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1：无人机通过追踪模块确定目标当前位置；步骤2：通过飞控模块执行预设飞行轨迹并启动投放模块，将各声呐浮标沿飞行轨迹依次投放至设定位置；所述无人机上搭载3个声呐浮标，声呐浮标布放的阵型为正三角形；步骤3：所有声呐浮标投放完成后触发声源模块，所述声源模块在各声呐浮标的布放阵型范围内发射声脉冲信号，确定目标定位信息，再将接收到的数据信号发射至无人机的浮标信号接收处理模块；步骤4：无人机根据所述浮标信号接收处理模块得到的目标定位信息，确定当前飞行目标位置点，到达后继续启动声源模块，发射声脉冲信号；循环步骤3‑
步骤4，直至完成可疑目标的查证和识别
。2.
根据权利要求1所述一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法，其特征在于：所述步骤1中，无人机采用视觉导航技术与轻量级的神经网络算法对目标进行检测与追踪，对当前目标位置进行定位是为了确定声呐浮标的投放位置及首次爆炸声源投放的坐标
。3.
根据权利要求1所述一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法，其特征在于：所述步骤2中，飞行轨迹的方程如下：式中：
x
d
表示在
x
方向上的预期轨迹；
y
d
表示在
y
方向上的预期轨迹；
z
d
表示在
z
方向上的预期轨迹；
k1、k2、k3为相应的轨迹系数；
t
为飞行时间
。4.
根据权利要求1所述一种基于无人机的多声呐浮标投放及探测方法，其特征在于：所述步骤3和4中的目标定位信息的确定是为了追踪与打击可疑目标
。5.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛昭勇，丁文俊，王驰宇，宋保维，田文龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：