专利名称：无人飞行器的智能追踪控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能追踪控制方法及系统，尤其涉及一种追踪精度高的无人飞行器的智能追踪控制方法及系统，属于人工智能领域。
背景技术：
从20世纪中期开始，无人飞行器设备已被广泛应用于战争中，一些国家曾用无人飞行器进行战地侦查以及危险地区的地形探测等作业。如今，越来越多的领域需要用到无人驾驶系统，从而无人飞行器的飞行控制研究越来越受到人们的重视。目前的一些无人飞行器已进入自控飞行的时代，采用预先设定好的航线进行飞行，脱离了人工遥控，其优点是可以自动完成指定的高空侦测任务，无需人工控制。另外，也有一些无人飞行器上装有摄像机，可在高空对地面进行实时监控及录像， 并通过微波或WiFi等方式将采集到的视频信号发送至地面基站。通常情况下，这些无人飞行器采用根据预先设定好的航线飞行，从而完成大范围内区域的高空监控和巡航。然而，随着人们对安防智能化和无人职守监控的要求越来越高，如何提高无人飞行器监控系统的人工智能特性，使得无人飞行器能够脱离预先设定的航线和人工远程控制，自动完成侦测、巡航或追踪任务，使得无人飞行器具有更多、更强大的功能，无人飞行器对目标跟踪的精度更高，成为人工智能科学研究的重要任务。
发明内容
本发明的一个方面的目的是提供一种无人飞行器的智能追踪控制方法，使无人飞行器能自动完成追踪目标的任务，提高无人飞行器跟踪目标的精度。本发明的另一个方面的目的是提供一种无人飞行器的智能追踪控制系统，使无人飞行器能自动完成追踪目标的任务，以实现无人飞行器对目标的精确跟踪。为实现本发明一个方面的目的，本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法，包括以下步骤
悬停获取无人飞行器的位置和目标的视频信号；
通过无线通讯将无人飞行器的位置和目标的视频信号传输到地面的视频分析模块； 对视频信号进行分析得到目标的位置和大小； 根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据； 根据无人飞行器的位置调整数据，调整无人飞行器的位置。为实现本发明另一个方面的目的，本发明的无人飞行器的智能追踪控制系统，包括摄像机、GPS、无线通讯模块、视频分析模块、控制模块和执行模块；
摄像机，安装在无人飞行器上，用于当无人飞行器悬停时获取目标的视频信号； GPS，安装在无人飞行器上，用于当无人飞行器悬停时获取无人飞行器的位置； 无线通讯模块，用于将无人飞行器的位置和目标的视频信号传输到地面的视频分析模块，将所述控制模块计算得到的无人飞行器的位置调整数据传输到所述执行模块；视频分析模块，设置在地面基站，用于对目标的视频信号进行分析得到目标的位置和大小；
控制模块，设置在地面基站，用于根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数
据；
执行模块，安装在无人飞行器上，用于根据无人飞行器的位置调整数据，调整无人飞行器的位置。在本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法及系统，当无人飞行器悬停时，安装在无人飞行器上的摄像机获取目标的视频信号；同时，安装在无人飞行器上的GPS测量出此时无人飞行器的位置。获取的目标的视频信号和无人飞行器的位置通过无线通讯模块， 被传输到地面的视频分析模块。视频分析模块对接收到的视频信号进行分析，识别出目标以及获得目标的大小和位置等信息，并将目标的大小和位置发送到设置在地面基站的控制模块。控制模块用于根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据，并将位置调整数据通过无线通讯模块发送给安装在无人飞行器的执行模块，执行模块根据位置调整数据，调节无人飞行器的航向和/或无人飞行器的飞行距离，从而实现了无人飞行器对目标自动、精确的追踪。更优地，本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法，无人飞行器的位置包括无人飞行器悬停时所处的空间位置的高度、经度和纬度。更优地，本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法，对视频信号进行分析得到目标的位置和大小具体包括以下步骤
将视频信号中的静止的像素区域作为背景区，运动的像素区域作为前景区； 用矩形框标示出前景区；
将相邻帧图像中的最相似的矩形框判定为同一目标；
将最相似的矩形框距离图像中心点的位置确认为目标的位置，最相似矩形框的大小为目标的大小。更优地，本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法，根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据具体包括以下步骤
根据无人飞行器的高度、机载摄像机的可视角度和机载摄像机的安装角度，计算摄像机视角在地面的实际宽度和实际高度；
根据目标在图像中的位置变化值以及图像的像素值，计算无人飞行器的位置调整数据。更优地，本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法，根据无人飞行器的高度、机载摄像机的可视角度和机载摄像机的安装角度，计算摄像机视角在地面的实际宽度和实际高度具体为
权利要求
1.一种无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 悬停获取无人飞行器的位置和目标的视频信号；通过无线通讯将无人飞行器的位置和目标的视频信号传输到地面的视频分析模块； 对视频信号进行分析得到目标的位置和大小； 根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据； 根据无人飞行器的位置调整数据，调整无人飞行器的位置。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述无人飞行器的位置包括无人飞行器悬停时所处的空间位置的高度、经度和纬度。
3.根据权利要求2所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述对视频信号进行分析得到目标的位置和大小具体包括以下步骤将视频信号中的静止的像素区域作为背景区，运动的像素区域作为前景区； 用矩形框标示出前景区；将相邻帧或连续几帧图像中的最相似的矩形框判定为同一目标； 将最相似的矩形框距离图像中心点的位置确认为目标的位置，最相似矩形框的大小为目标的大小。
4.根据权利要求3所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据具体包括以下步骤根据无人飞行器的高度、机载摄像机的可视角度和机载摄像机的安装角度，计算摄像机视角在地面的实际宽度和实际高度；根据目标在图像中的位置变化值以及图像的像素值，计算无人飞行器的位置调整数据。
5.根据权利要求4所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述根据无人飞行器的高度、机载摄像机的可视角度和机载摄像机的安装角度，计算摄像机视角在地面的实际宽度和实际高度具体为摄像机视角在地面的实际高度 ，H sm θχr为·. h=. a，. ,二、,其中力力入飞白勺冑s j力丰几罾·像丰几白勺乡从@可w 角度，为机载摄像机的安装角度； 摄像机视角的实际宽度为L _—_^，其中为摄像机的横向可视角度。
6.根据权利要求5所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述根据目标在图像中的位置变化值以及图像的像素值，计算无人飞行器的位置调整数据具体为 无人飞行器的横向移动距离s为\ =Tjl,其中Δχ为目标位置在图像中的横向变化值I为图像的宽度；无人飞行器的纵向移动距离P为S7 = ^11,其中Ay为目标位置在图像中的纵
7.根据权利要求1所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，所述对视频信号进行分析得到目标的位置和大小的步骤与所述根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据的步骤之间，还进一步包括以下步骤根据分析得到的目标的大小，判断所述目标的大小是否超出设定的范围；若是，则调整飞行器到预设高度处，返回执行所述悬停获取无人飞行器的位置和目标的视频信号的步骤；若否，则继续执行所述根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据的步骤。
8.根据权利要求1所述的无人飞行器的智能追踪控制方法，其特征在于，还进一步包括以下步骤记录无人飞行器的位置，将位置转化为飞行路线信号；记录目标的视频信号；将无人飞行器的位置、飞行路线信号和目标的视频信号对应链接。
9.一种无人飞行器的智能追踪控制系统，其特征在于，包括摄像机、GPS、无线通讯模块、视频分析模块、控制模块和执行模块；所述摄像机，安装在无人飞行器上，用于当无人飞行器悬停时，获取目标的视频信号；所述GPS，安装在无人飞行器上，用于当无人飞行器悬停时，获取无人飞行器的位置；所述无线通讯模块，用于将无人飞行器的位置和目标的视频信号传输到地面的所述视频分析模块，将所述控制模块计算得到的无人飞行器的位置调整数据传输到所述执行模块；所述视频分析模块，设置在地面基站，用于对目标的视频信号进行分析得到目标的位置和大小；所述控制模块，设置在地面基站，用于根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据；所述执行模块，安装在无人飞行器上，用于根据无人飞行器的位置调整数据，调整无人飞行器的位置。
10.根据权利要求9所述的无人飞行器的智能追踪控制系统，其特征在于，所述控制模块包括一算术逻辑单元，所述算术逻辑单元为算术逻辑电路、软件或算术逻辑电路与软件的结合，用以实现对无人飞行器的位置调整数据的计算和目标的大小是否超出设定的范围的判定。
11.根据权利要求9或10所述的无人飞行器的智能追踪控制系统，其特征在于，还包括存储器和显示器，存储器接收并存储分别从所述无线通讯模块、所述视频分析模块和所述控制模块输出的数据；显示器与存储器相连接，用于调取和显示存储在所述存储器中的数据。
全文摘要
本发明公开了一种无人飞行器的智能追踪控制方法，包括以下步骤悬停获取无人飞行器的位置和目标的视频信号；通过无线通讯将无人飞行器的位置和目标的视频信号传输到地面的视频分析模块；对视频信号进行分析得到目标的位置和大小；根据目标的位置，计算得到无人飞行器的位置调整数据；根据无人飞行器的位置调整数据，调整无人飞行器的位置。本发明还公开了一种无人飞行器的智能追踪控制系统，包括摄像机、GPS、无线通讯模块、视频分析模块、控制模块、执行模块。本发明的无人飞行器的智能追踪控制方法及系统，使无人飞行器能自动完成追踪目标的任务，提高了无人飞行器跟踪目标的精度，实现了对目标的高精度跟踪。
文档编号G05D1/12GK102156481SQ20111002567
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘威, 张丛喆, 谢佳亮 申请人:广州嘉崎智能科技有限公司