[发明专利]一种基于地面探测的无人机跟踪目标方法及系统

权利要求书

1.一种基于地面探测的无人机跟踪目标方法，其特征在于，包括，

通过设置在地面的光电跟踪装置对空中“低慢小”目标进行搜索；

确认搜索到所述目标后，光电跟踪装置转入目标跟踪，并实时输出目标信息到地面控制站；

所述地面控制站根据所述目标信息，解算出目标位置坐标，预测目标飞行路径，实时发送给抓捕无人机；

所述解算出目标位置坐标为GPS位置坐标，解算方法包括，

1)根据所述光电跟踪装置测量的目标测距值、方位角以及俯仰角，解算目标在光电跟踪装置坐标系的坐标；

2)根据用于差分定位的差分GPS基站，对光电跟踪装置位置进行GPS差分测量，得到光电跟踪装置零位偏北角，并将目标坐标转换至NED坐标系下；

3)根据GPS差分测量的光电跟踪装置GPS位置，将目标位置由NED坐标系转换得到目标GPS位置；

根据目标当前运动的GPS数据，利用卡尔曼滤波算法预测目标下一时刻将出现的位置，进行飞行路线预测，并将预测目标下一时刻将出现的位置，与目标当前位置一并发送至抓捕无人机；

所述抓捕无人机根据所述目标的位置坐标和飞行路径，确定自身位置和飞行路径，跟踪接近所述目标，进行抛网抓捕；

抓捕无人机的位置为GPS位置坐标；所述GPS位置坐标采用GPS差分算法获得；抓捕无人机GPS位置坐标的差分基准站与光电跟踪装置GPS位置坐标的差分基准站为同一基准站；

抓捕无人机的飞行路径导引包括，

抓捕无人机在距离目标较远时，按照朝向目标预测位置的航向角，以自身最大速度接近抓捕目标；

当靠近抓捕目标到预定距离值后，将解算目标速度，融合目标速度与目标距离，以PID控制为基础，进行无人机速度分段控制，同时，设置相应的速度阈值和距离阈值，结合自身速度、目标速度以及目标距离，与相应的速度阈值和距离阈值进行比较，限定期望速度的大小，实现快速追踪；

所述光电跟踪装置对空中“低慢小”目标进行搜索，包括：

1)在短焦距大视场的情况下进行目标搜索；

2)搜索到“低慢小”目标后，调整焦距放大目标图像；

3)根据目标图像进行目标识别和确认，锁定目标区域，对目标进行测距；

通过目标图像的灰度值特征对目标进行识别确认；通过在图像中的目标周围叠加矩形窗口进行目标区域锁定；

所述目标跟踪采用质心跟踪法，使用光电跟踪装置对准目标灰度区域的质心，不断计算跟踪目标质心的方位脱靶量与俯仰脱靶量，依据方位脱靶量与俯仰脱靶量控制转台自动调转，使光电跟踪装置尽可能对准目标质心，保证目标的稳定跟踪，不至于脱离视场。

2.根据权利要求1所述的无人机跟踪目标方法，其特征在于，输出的目标信息包括目标测距值、转台的方位角与俯仰角、以及目标的方位脱靶量与俯仰脱靶量以及各个信息相应的时标。

3.一种根据权利要求1-2任一项所述的无人机跟踪目标方法的无人机跟踪目标系统，其特征在于，包括光电跟踪装置、地面控制站和抓捕无人机；

所述光电跟踪装置，通过包括三脚架在内的工装固定于地面，通过电缆连接所述地面控制站，用于对空中“低慢小”目标进行搜索、锁定和跟踪，输出目标信息到地面控制站；

所述地面控制站接收光电跟踪装置的输出目标信息，解算目标位置坐标，预测目标飞行路径；

所述地面控制站与所述抓捕无人机建立无线数传链路，将目标位置坐标和飞行路径发送给所述抓捕无人机；

所述抓捕无人机，根据所述目标的位置坐标和飞行路径，确定自身位置和飞行路径，跟踪接近所述“低慢小”目标，进行抛网抓捕。

4.根据权利要求3所述的无人机跟踪目标系统，其特征在于，还包括差分GPS基站和第一、第二GPS移动站；

所述第一GPS移动站固定于光电跟踪装置，用于测量光电跟踪装置的GPS位置及偏北角；

第二GPS移动站安装在抓捕无人机上，用于对抓捕无人机进行GPS定位；

所述差分GPS基准站通过包括三脚架在内的工装固定于地面固定地点；

所述第一GPS移动站、第二GPS移动站，都通过差分GPS基准站，分别对所述光电跟踪装置和所示抓捕无人机进行GPS差分定位。