无人机探测系统评估方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及检验测量技术领域，尤其涉及一种无人机探测系统评估方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着无人机技术的快速发展和广泛应用，各种低空、慢速和微小型的“低慢小”无人机“黑飞”事件越来越多，因此，针对无人机的监管技术也应运而生。但目前使用的各类无人机探测系统的探测水平和防御效果等性能参差不齐，难以对目前存在的无人机探测系统的总体性能进行评估。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无人机探测系统评估方法、装置及存储介质，能够对无人机探测系统的总体性能进行评估。
4.一方面，本发明实施例提供了一种无人机探测系统评估方法，包括以下步骤：
5.控制试验无人机从探测区域外向无人机探测系统的探测设备所在核心区域飞行，其中，所述试验无人机在飞行过程中周期性记录多个第一飞行数据得到第一数据集；
6.周期性采集所述无人机探测系统探测到的多个第二飞行数据得到第二数据集；
7.根据所述第一数据集和所述第二数据集确定探测精度得分；
8.获取所述无人机探测系统发送干扰信号时第三飞行数据和所述试验无人机失去控制信号时的第四飞行数据；
9.根据所述第三飞行数据和所述第四飞行数据确定防御得分；
10.根据所述探测精度得分和所述防御得分确定无人机探测系统得分。
11.根据本发明一些实施例，所述根据所述第一数据集和所述第二数据集确定探测精度得分包括以下步骤：
12.从所述第一数据集中选取若干个第一飞行数据；
13.根据每一个所述第一飞行数据的时间标签从所述第二数据集中选取时间差最小的第二飞行数据，并根据所述第一飞行数据和所述第二飞行数据确定空间距离误差，并根据所述空间距离误差确定单次定位精度得分；
14.确定若干个所述第一飞行数据对应的单次定位精度得分平均值确定探测定位精度得分。
15.根据本发明一些实施例，所述根据所述第一数据集和所述第二数据集确定探测精度得分还包括以下步骤：
16.从所述第二数据集中筛选所述试验无人机在探测区域边界到核心区域边界之间的多个第二飞行数据，根据筛选出的多个所述飞行数据确定所述探测设备探测到所述试验无人机的若干个不间断信号的时长；
17.根据若干个所述不间断信号的时长确定跟踪总时长；
18.根据所述第一数据集确定所述试验无人机从探测区域边界到核心区域边界的飞行总时长；
19.根据所述跟踪总时长和所述飞行总时长确定目标跟踪时长得分。
20.根据本发明一些实施例，所述根据所述第一数据集和所述第二数据集确定探测精度得分还包括以下步骤：
21.将所述跟踪总时长除以不间断信号的数量确定平均跟踪时间片段时长；
22.根据所述平均跟踪时间片段时长和所述飞行总时长确定目标跟踪片段得分。
23.根据本发明一些实施例，所述根据所述第三飞行数据和所述第四飞行数据确定防御得分包括以下步骤：
24.根据所述第三飞行数据确定干扰启动时间；
25.根据所述第四飞行数据确定干扰生效时间；
26.根据所述干扰启动时间和所述干扰生效时间确定处置时间差；
27.根据所述处置时间差确定防御时间得分。
28.根据本发明一些实施例，所述根据所述第三飞行数据和所述第四飞行数据确定防御得分包括以下步骤：
29.根据所述第三飞行数据确定所述无人机探测系统探测到的第一定位信息；
30.根据所述第四飞行数据确定所述试验无人机记录的第二定位信息；
31.根据所述第二定位信息和所述探测设备的位置信息确定第一距离；
32.根据所述第一定位信息和所述第二定位信息确定第二距离；
33.根据所述第一距离和所述第二距离确定防御距离得分。
34.根据本发明一些实施例，所述无人机探测系统评估方法还包括以下步骤：
35.获取所述无人机探测系统在试验过程中的目标识别结果和真实目标结果；
36.根据所述目标识别结果和所述真实目标结果确定目标识别得分。
37.根据本发明一些实施例，所述根据所述探测精度得分和所述防御得分确定无人机探测系统得分包括以下步骤：
38.将所述探测精度得分乘以第一权重的后值加上所述防御得分乘以第二权重后的值，得到所述无人机探测系统得分。
39.另一方面，本发明实施例还提供一种无人机探测系统评估装置，包括：
40.至少一个处理器；
41.至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
42.当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得至少一个所述处理器实现如前面所述的无人机探测系统评估方法。
43.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如前面所述的无人机探测系统评估方法。
44.本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本技术将试验无人机在试验过程中自动记录的数据与无人机探测系统探测到的数据进行比对分析确定无人机探测系统的探测精度得分，在试验过程中记录无人机探测系统发送干扰信号时第三飞行数据和试验无人机失去控制信号时的第四飞行数据，通过分析第三飞行数据和第四飞行数据
可以确定无人机探测系统的防御得分，并从探测精度和防御性能两方面得到进行总体性能评估，从而得到无人机探测系统得分。
附图说明
45.图1是本发明实施例提供的无人机探测系统评估方法流程图；
46.图2是本发明实施例提供的无人机探测系统评估装置示意图；
47.图3是本发明实施例提供的无人机探测系统区域划分示意图。
具体实施方式
48.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或者类似的标号表示相同或者类似的原件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
51.本发明实施例的无人机探测系统包括但探测设备和数据处理设备，探测设备为能发送和接收无线电信号以探测周边区域物体运动情况的设备，例如雷达设备等，数据处理设备为能够对探测设备的探测数据进行分析得到探测结果的设备，例如计算机、服务器等。无人机探测系统的探测设备和数据处理设备在空间上可以为一体式，也可以为分离式，例如，探测设备和数据处理设备可以通过有线或者无线方式连接。
52.本发明实施例在试验过程中，可以根据需求划分无人机探测系统的探测区域、防控区域和核心区域。具体地，以探测设备为圆心，以第一长度为半径划分的圆形区域作为探测区域；以探测设备为圆心，以第二长度为半径划分的圆形区域作为防控区域；以探测设备为圆心，以第三长度为半径划分的圆形区域作为核心区域，第一长度大于第二长度，第二长度大于第三长度。示例性地，参照图3的无人机探测系统区域划分示意图，第一长度为5km，第二长度为4km，第三长度为500m。
53.本发明实施例提供了一种无人机探测系统评估方法，参照图1，本发明实施例的无人机探测系统评估方法包括但不限于步骤s110、步骤s120、步骤s130、步骤s140、步骤s150和步骤s160。
54.步骤s110，控制试验无人机从探测区域外向无人机探测系统的探测设备所在核心区域飞行，其中，试验无人机在飞行过程中周期性记录多个第一飞行数据得到第一数据集；
55.步骤s120，周期性采集无人机探测系统探测到的多个第二飞行数据得到第二数据集；
56.步骤s130，根据第一数据集和第二数据集确定探测精度得分；
57.步骤s140，获取无人机探测系统发送干扰信号时第三飞行数据和试验无人机失去
控制信号时的第四飞行数据；
58.步骤s150，根据第三飞行数据和第四飞行数据确定防御得分；
59.步骤s160，根据探测精度得分和防御得分确定无人机探测系统得分。
60.在一些实施例中，试验无人机设置有数据采集器，数据采集器以预设的时间间隔周期性采集试验无人机在飞行过程中的第一飞行数据，每一条第一飞行数据包括定位信息和时间标签，试验过程中的多个第一飞行数据构成第一数据集。在试验无人机开始飞行的同时，启动无人机探测系统进行探测，无人机探测系统以预设的时间隔周期性采集探测到多个第二飞行数据从而得到第二数据集，第二飞行数据同样包括探测到的无人机定位信息和时间标签。一般地，无人探测系统的采集第二飞行数据的时间间隔可以按照无人探测系统平时工作的探测时间间隔设置，试验无人机记录第一飞行数据的时间间隔小于探测时间间隔，也就是说试验无人机采集第一飞行数据的频率大于无人探测系统采集第二飞行数据的频率，使得第一数据集能够提供足够多的第一飞行数据，从而提高探测精度得分的准确性。
61.在一些实施例中，无人机探测系统在发送干扰信号的同时记录此时的时间和探测到试验无人机定位信息得到第三飞行数据。试验无人机在不能接受到控制信号时记录此时的时间和自身的定位信息得到第四飞行数据。进一步地，无人机探测系统自动为第三飞行数据添加干扰信号标签，试验无人机自动为第四飞行数据添加干扰信号标签，从而方便处理器能够快速查询到第三飞行数据和第四飞行数据。
62.在另外一些实施例中，第三飞行数据也可以由无人机探测系统侧的工作人员手动记录，第四飞行数据由试验无人机操作人员手动记录。
63.根据本发明一些具体实施例，步骤s130包括但不限于以下步骤：
64.步骤s210，从第一数据集中选取若干个第一飞行数据；
65.步骤s220，根据每一个第一飞行数据的时间从第二数据集中选取时间差最小的第二飞行数据，并根据第一飞行数据和第二飞行数据确定空间距离误差，并根据空间距离误差确定单次定位精度得分；
66.步骤s230，确定若干个第一飞行数据对应的单次定位精度得分平均值确定探测定位精度得分。
67.在一些实施例中，可以先剔除第一数据集中试验无人机在探测区域外的第一飞行数据，然后随机或者按照一定的间隔顺序抽取第一数据集中的r个第一飞行数据。根据抽取出的每一个第一飞行数据的时间标签从第二数据集中匹配与该第一飞行数据时间差最小的第二飞行数据，然后根据该第一飞行数据的定位信息pi(xi,yi,zi)和匹配到的第二飞行数据的定位信息pi(xi′
,yi′
,zi′
)确定空间距离误差，空间距离误差通过以下公式计算：
[0068][0069]
在得到空间距离误差后，根据空间距离误差确定单次定位精度得分，单次定位精度得分通过以下公式计算：
[0070][0071]
上式表明，如果空间距离误差大于50，则单次定位精度得分为0，如果空间距离误
差等于0，则单次定位精度得分为100，空间距离误差越大，单次定位精度得分越小。在本实施例中，由于在空间距离误差过大时，根据空间距离误差计算单次定位精度得分没有意义，因此，设置空间距离误差阈值50，当空间距离误差大于50时，则单次定位精度得分为0。可以理解的是，空间距离误差阈值可以为50，也可以为其他数值，本发明实施例不作具体限制。
[0072]
在得到抽取出的每一个第一飞行数据对应的单次定位精度得分后，通过以下公式计算r个单次定位精度得分的平均值，该平均值即为基于第i架试验无人机数据得出的探测定位精度得分：
[0073][0074]
进一步地，本发明实施例可以采用多架试验无人机进行试验分别得到多个探测定位精度得分计算其平均值得到最终的无人机探测系统探测定位精度得分scoreta。
[0075]
根据本发明一些具体实施例，步骤s130还包括但不限于以下步骤：
[0076]
步骤s310，从第二数据集中筛选试验无人机在探测区域边界到核心区域边界之间的多个第二飞行数据，根据筛选出的多个飞行数据确定探测设备探测到试验无人机的若干个不间断信号的时长；
[0077]
步骤s320，根据若干个不间断信号的时长确定跟踪总时长；
[0078]
步骤s330，根据第一数据集确定试验无人机从探测区域边界到核心区域边界的飞行总时长；
[0079]
步骤s340，根据跟踪总时长和飞行总时长确定目标跟踪时长得分。
[0080]
在一些实施例中，根据第二数据集中的定位信息可以确定试验无人机的飞行过程中的定位信息，根据这些定位信息可以从第二数据集中筛选出试验无人机从探测区域边界到核心区域边界之间的第二飞行数据。在另外一些实施中，也可以根据定位信息从第二数据集中筛选出试验无人机位于探测区域内的第二飞行数据。
[0081]
在一些实施例中，筛选后得到的多个第二飞行数据按照时间标签顺序排列，两个第二飞行数据的时间标签的差值一般为无人机探测系统的数据采集时间间隔，可以通过设置时间差阈值来确定探测设备探测到试验无人机的若干个不间断信号的时长。示例性地，无人机探测系统设置为每隔0.2秒采集一次数据，那么时间差阈值可以设置为0.4秒，从第一个第二飞行数据开始计算相邻两个第二飞行数据的时间差，如果出现下一个第二飞行数据与上一个第二飞行数据的时间差大于0.4秒，则从该第二飞行数据开始截断，在该第二飞行数据之前的数据为一个不间断信号片段，从该第二飞行数据开始继续重复上述过程继续判断不间断信号片段，最后可以得到若干个不间断的时长。需要说明的是，时间差阈值也可以设置其他值，只要大于无人机探测系统的数据采集时间间隔即可，本发明实施例为保证一定的冗余度和准确度，将时间差阈值设置为两倍无人机探测系统的数据采集时间间隔。
[0082]
在一些实施例中，第i架试验无人机的跟踪总时长通过以下公式计算：
[0083][0084]
其中，ni表示第i架试验无人机的不间断信号片段的数量，tk表示第k个不间断信号的时长。
[0085]
基于第i架试验无人机数据的目标跟踪时长得分通过以下公式计算：
[0086][0087]
其中，ti表示第i架试验无人机从探测区域边界到核心区域边界的飞行总时长。
[0088]
进一步地，本发明实施例可以采用多架试验无人机进行试验分别得到多个目标跟踪时长得分scoret
ti
，计算其平均值得到最终的无人机探测系统目标跟踪时长得分scoret
t
。
[0089]
根据本发明一些具体实施例，步骤s130还包括但不限于以下步骤：
[0090]
步骤s410，将跟踪总时长除以不间断信号的数量确定平均跟踪时间片段时长；
[0091]
步骤s410，根据平均跟踪时间片段时长和飞行总时长确定目标跟踪片段得分。
[0092]
在一些实施例中，无人机探测系统对飞行目标获得的不间断信号的数量n越大，则跟踪效果越差，此时需要考虑一个跟踪时间碎片化因素，需要计算单个目标跟踪片段得分。
[0093]
具体地，根据以下公式计算基于第i架试验无人机数据的平均跟踪时间片段时长，并将平均跟踪时间片段时长作为评价因子：
[0094][0095]
计算多架试验无人机的评价因子的平均值得到平均评价因子δt；
[0096]
进一步计算多架试验无人机飞行的飞行总时长ti的平均值得到平均飞行总时长t；
[0097]
通过以下公式计算目标跟踪片段得分scorep
t
：
[0098][0099]
根据本发明一些具体实施例，步骤s150包括但不限于以下步骤：
[0100]
步骤s510，根据第三飞行数据确定干扰启动时间；
[0101]
步骤s520，根据第四飞行数据确定干扰生效时间；
[0102]
步骤s530，根据干扰启动时间和干扰生效时间确定处置时间差；
[0103]
步骤s540，根据处置时间差确定防御时间得分。
[0104]
在一些实施例中，基于第i架试验无人机数据的防御时间得分通过以下公式确定：
[0105][0106]
其中，ei表示对于第i架试验无人机的处置时间差。
[0107]
进一步地，本发明实施例可以采用多架试验无人机进行试验分别得到多个防御时间得分scorehti，计算其平均值得到最终的无人机探测系统防御时间得分scoreht。
[0108]
根据本发明一些具体实施例，步骤s150还包括但不限于以下步骤：
[0109]
步骤s610，根据第三飞行数据确定无人机探测系统探测到的第一定位信息；
[0110]
步骤s620，根据第四飞行数据确定试验无人机记录的第二定位信息；
[0111]
步骤s630，根据第二定位信息和探测设备的位置信息确定第一距离；
[0112]
步骤s640，根据第一定位信息和第二定位信息确定第二距离；
[0113]
步骤s650，根据第一距离和第二距离确定防御距离得分。
[0114]
在一些实施例中，基于第i架试验无人机数据的防御距离得分通过以下公式确定：
[0115][0116]
其中，li表示第i架试验无人机的第一距离，li表示第i架试验无人机的第二距离。
[0117]
进一步地，本发明实施例可以采用多架试验无人机进行试验分别得到多个防御距离得分scorehli，计算其平均值得到最终的无人机探测系统防御距离得分scorehl。
[0118]
可以理解的是，第一距离表征试验无人机受到干扰失去控制信号时与探测设备的距离。第二距离表征无人探测系统发送干扰信号时试验无人机所在的位置与试验无人机受到干扰失去控制信号时所在位置之间的距离。
[0119]
在另外一些实施例中，第一定位信息由无人机探测系统记录，第二定位信息有试验无人机记录，考虑到无人机探测系统探测到的定位信息存在误差，因此，可以根据上述得到的多个空间距离误差的平均值，结合空间距离计算公式对第一定位信息进行修正。
[0120]
在另外一些实施例中，在试验过程中，可以控制无人机探测系统在探测到试验无人机处于防控区域边界时发送干扰信号，则第二距离固定取值为4km。
[0121]
根据本发明一些具体实施例，本发明实施例的无人机探测系统评估方法还包括以下步骤：
[0122]
步骤s710，获取无人机探测系统在试验过程中的目标识别结果和真实目标结果；
[0123]
步骤s720，根据目标识别结果和真实目标结果确定目标识别得分。
[0124]
在一些实施例中，真实目标结果可以由现场工作人员进行记录，如果无人机探测系统的对于试验无人机的目标识别结果与真实目标识别结果匹配，则得分，反之不得分，从而确定目标识别得分scoredi。进一步地，如果采用多架试验无人机试验，则将多架试验无人机的目标识别得分相加，得到最终的目标识别得分scored。
[0125]
根据本发明一些具体实施例，本发明实施例的无人机探测系统评估方法还包括以下步骤：
[0126]
步骤s810，根据第二数据集中的第一个第二飞行数据确定探测距离；
[0127]
步骤s810，根据探测距离确定探测距离得分。
[0128]
在一些实施例中，由于试验无人机是从探测区域外向核心区域飞行，因此，第二数据集中的第一个第二飞行数据所记录的无人机位置为探测设备所能探测到的最远位置，根据该第二飞行数据的定位信息和探测设备位置信息能够确定探测距离si。根据以下公式确定基于第i架试验无人机得出的探测距离得分：
[0129][0130]
从上式可知，当探测距离大于5公里时，探测距离得分为100分，探测距离越短，探测距离得分越小。
[0131]
进一步地，本发明实施例可以采用多架试验无人机进行试验分别得到多个探测距离得分scoresi，计算其平均值得到最终的无人机探测系统探测距离得分scores。
[0132]
根据本发明一些具体实施例，步骤s160包括但不限于以下步骤：
[0133]
步骤s910，将探测精度得分乘以第一权重的后值加上防御得分乘以第二权重后的
值，得到无人机探测系统得分。
[0134]
在一些实施例中，防御得分包括防御时间得分scoreht和防御距离得分scorehl，探测精度得分包括探测定位精度得分scoreta、目标跟踪时长得分scoret
t
和目标跟踪片段得分scorep
t
，本发明实施例还计算出目标识别得分scored和探测距离得分scores，无人机探测系统得分score根据以下公式计算：
[0135]
score＝w1×
scoreht+w2×
scorehl+w3×
scoreta+w4×
scoret
t
+w5×
scorep
t
[0136]
+w6×
scored+w7×
scores；
[0137]
其中，w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7表示权重值。
[0138]
参照图2，图2是本发明一个实施例提供的无人机探测系统评估装置的示意图。本发明实施例的无人机探测系统评估装置包括一个或多个控制处理器和存储器，图2中以一个控制处理器及一个存储器为例。
[0139]
控制处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。
[0140]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于控制处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该无人机探测系统评估装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0141]
本领域技术人员可以理解，图2中示出的装置结构并不构成对无人机探测系统评估装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0142]
实现上述实施例中应用于无人机探测系统评估装置的无人机探测系统评估方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被控制处理器执行时，执行上述实施例中应用于无人机探测系统评估装置的无人机探测系统评估方法。
[0143]
此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的无人机探测系统评估方法。
[0144]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波
或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0145]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。