[发明专利]一种合作式无人机集群观测装置

说明书

本发明公开了一种合作式无人机集群观测装置，其包括合作目标发光装置，多个相同的拍摄和测量单元，GNSS接收器和一个成像控制单元；所述的合作目标发光装置位于无人机上；所述的拍摄和测量单元包含镜头，窄带滤光片，图像传感器，图像传感器时序控制器，星点侦测模块和数据输出模块；成像控制单元，用于对多个相同的拍摄和测量单元进行统一控制，包含一个数据收集模块和一个图形发生器，数据收集模块与每一个单元的未知目标输出模块连接，图形发生器与数据收集模块和星点侦测模块分别连接。本发明实现了白天，不受环境光影响下对合作式无人机集群的观测，同时能够在广视场大范围对无人机集群进行观测和对特定个体进行甄别。

技术领域

本发明属于光电成像技术领域，具体涉及一种合作式无人机集群观测装置。

背景技术

无人机是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对起飞环境要求低、战场生存能力较强等优点。

小型无人机集群，目前在军用和民用中都受到广泛关注，在侦察监视、航拍、农业、植保、灾难救援电力巡检等领域得到广泛应用。

集群中，无人机之间的相互位置关系及其变化情况与完成任务的能力密切相关，因此在各类应用中均需要实时掌握无人机之间的相互位置关系，以支撑对整个集群的任务完成能力的评估。

现有技术对无人机及其集群的观测主要包括雷达和光电手段。其中，雷达可以全天时工作、但受限于分辨率对集群中个体的测量精度不够，主要适合单体的探测，同时，由于雷达有主动辐射，不适合城市内的长时间工作。光电手段又包括可见光和红外，可见光波段的相机只能白天工作；红外探测系统可昼夜工作，但受限于红外传感器的性能，在观测无人机集群时具有视场小、分辨率低、系统复杂、成本较高等困难。同时，光电探测手段如需要进行无人机三维坐标的测量，需要集成激光雷达或测距机，进一步增加了系统的复杂性。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种合作式无人机集群观测装置，解决无人机集群的全天候探测和定位问题。

本发明公开了一种合作式无人机集群观测装置，包括合作目标发光装置，多个相同的拍摄和测量单元，GNSS接收器和一个成像控制单元；

所述的合作目标发光装置安装于无人机上，包括GNSS授时模块、光源驱动电路和光源；

所述的拍摄和测量单元包含镜头、窄带滤光片、图像传感器、图像传感器时序控制器、星点侦测模块、数据输出模块和未知目标输出模块。

所述的未知目标输出模块用于从星点侦测模块中获取无人机目标的位置信息并输出至数据收集模块。

所述的成像控制单元对多个相同的拍摄和测量单元进行统一控制，包含一个数据收集模块和一个图形发生器，数据收集模块与每一个拍摄和测量单元的未知目标输出模块连接，用于接收无人机目标的位置信息，图形发生器与数据收集模块和星点侦测模块分别连接。

所述的GNSS接收器与成像控制单元连接，GNSS接收器与每一个拍摄和测量单元的图像传感器时序控制器连接，图像传感器时序控制器用于控制图像传感器的拍摄时刻，从而实现所有图像传感器的同步拍摄或拍摄时序控制。。

所述的合作目标发光装置，其光源为LED光源或者激光光源。

所述光源驱动电路接收GNSS授时模块输出的脉冲信号，并利用该脉冲信号驱动合作目标发光装置的光源发光，实现光源在指定时间段进行周期性发光。

GNSS接收器利用全球定位卫星网络的授时数据进行授时，使得合作目标发光装置的光源在一个设定时刻，实现周期性的发光，该设定时刻的精度为微秒级或者亚微秒级。