一种基于双目视觉的无人机非合作目标追踪系统的制作方法

技术特征：
1.一种面向非合作目标的无人机追踪系统，所述系统基于四旋翼无人机平台，主要由双目相机、机载计算机、底层飞控组成，所述系统还包括视觉检测模块，利用双目相机，对目标和障碍进行检测的单元；飞控模块，利用底层飞控对无人机位置、姿态进行控制的单元；航迹规划模块，基于机载计算机，接收视觉检测模块和飞控模块输出的数据信息，并将接收的数据进行协调处理，为无人机规划出最佳航迹；地面控制模块，利用地面站完成对无人机动作指令发送，同时监控无人机位置和姿态；上述各模块之间通信方式为：所述地面控制模块通过局域网将控制指令发送到航迹规划模块，航迹规划模块接收指令后，利用串口通信控制视觉检测模块，开始对目标和环境中障碍进行检测与定位；所述航迹规划模块通过串口通信分别从视觉检测模块和飞控模块获取目标和无人机当前位置，经过航迹规划后，将计算所得航点与偏航角通过串口传递给飞控模块，对无人机进行位置控制和姿态控制，实现无人机的目标追踪与避障功能；所述无人机追踪系统软件主要包括检测进程单元和规划进程单元。2.根据权利要求1所述一种面向非合作目标的无人机追踪系统，其特征在于：通过如下步骤，实现所述检测进程单元对所述视觉检测模块输出目标、障碍数据的处理：s101、在机载计算机上利用tensorrt对tiny
‑
yolov3算法进行优化，用于实时目标快速检测，并利用半全局块匹配(sgbm)算法获得检测到目标的视差图，进行深度计算；s102、将检测结果与深度计算结果结合，解算出目标在机体坐标系下的位置，经过旋转矩阵的坐标变换，获得enu坐标系下目标位置；其中：对无人机追踪环境中的障碍，利用sgbm算法获取视差图后，将障碍信息处理成稠密点云，再对稠密点云进行稀疏化处理。当目标被障碍物遮挡后，利用卡尔曼滤波对目标位置进行预测。3.根据权利要求1所述一种面向非合作目标的无人机追踪系统，其特征在于：所述规划进程单元中航迹规划的算法步骤：判断当前无人机位置与期望目标点之间的距离，如果距离小于设定值，则使无人机保持在当前位置，否则采用改进快速扩展随机树(rrt)算法进行航迹规划，并对所规划航迹中冗余航点进行裁剪；其中：s201、从飞控模块获取无人机位置与偏航角，从视觉检测模块获取目标位置和障碍信息，判断无人机当前位置与目标之间是否存在障碍，如果存在障碍，则规划进程单元采用改进rrt算法产生避障飞行航迹，并将新航点与偏航角发送给飞控模块；否则进入下一步；s202、通过飞控模块获取无人机位置信息，判断无人机是否到达期望目标点；如果达到，则进入下一步，否则规划进程单元采用改进rrt算法输出规划航迹，调整无人机位置、偏航角；s203、判断目标当前位置与航迹规划时目标所在位置的距离是否超过距离限值；如果没有，则无人机到达期望目标点；否则返回步骤s201；其中：所述改进rrt算法，主要是优化随机点的选取，具体改进为：在选择随机点时，如果以无人机期望目标点作为随机点进行扩展，航迹不经过障碍，则将期望目标点设为随机点；若航迹经过障碍，则设置概率p，并在0～1之间生成随机数，当概
率p大于该随机数时，在接近期望目标点方向的备选点中任意选择一个点作为随机点，当概率p小于该随机数时，选择远离期望目标点方向的备选点作为随机点。

技术总结
本发明公开一种基于双目视觉的非合作目标无人机追踪系统，所述系统由视觉检测、飞行控制、航迹规划、地面控制等软硬件模块和算法构成，其中视觉检测模块，用于检测目标和障碍的单元；飞控模块，用于对无人机位置、姿态控制的单元；航迹规划模块，用于接收视觉检测模块和飞控模块输出的数据信息，并将接收的数据进行协调处理，为无人机规划出最佳航迹；地面控制模块，用于对无人机动作指令发送和无人机位置、姿态的监控；系统软件包括检测进程单元和规划进程单元；本发明为无人机规划出可以实现避障的目标追踪路径，同时考虑追踪过程中无人机的偏航角，适用于未知环境下无人机对非合作目标的精准追踪。目标的精准追踪。目标的精准追踪。


技术研发人员：胡超芳 吴浩 任志恒 宋思涵 米涵芃
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.07.19
技术公布日：2021/10/8