基于三维GIS的反无人机设备评测系统、设备及存储介质的制作方法

基于三维gis的反无人机设备评测系统、设备及存储介质
技术领域
1.本发明属于无人机领域，尤其涉及一种基于三维gis的反无人机设备评测系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.无人机的发展日新月异，越来越多的无人机应用在各行各业中，由于无人机的监管目前存在较大的难题，所以难免有一些无人机进行违法的飞行，威胁人民群众、重要设施或单位的安全。因此，反无人机设备也相应的得到了发展，包括无人机探测设备和无人机打击设备，设备用于及时发现或打击非合作的无人机，此类设备技术手段不一、性能不一，在需要应用反无人机设备的场景下，需要对设备进行评测，对探测和打击能力进行测试，测试过程中需要对数据进行处理并输出。目前国内没有成熟的标准化的评测系统对反无人机设备进行评测。
3.在反无人机设备的功能及性能测试中，需要对反无人机设备探测到的无人机位置数据及无人机真实位置数据进行比对展示，以便确定探测效果，另外针对反无人机设备对无人机的打击过程要进行打击效果的观测，需要解决观测设备的引导问题。
4.目前国内没有成熟的标准化的评测系统对反无人机设备进行评测，大多由反无人机厂商或业主方对设备进行独立的定制化的数据收集和处理，来对设备进行评测。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出一种反无人机设备评测的技术方案，具体系统如下。
6.本发明第一方面公开了一种基于三维gis的反无人机设备评测系统；所述系统包括：
7.真值数据处理软件、探测值处理软件、三维gis数据展示软件和观测设备引导软件；
8.所述真值数据处理软件：获取无人机的真值数据，并将所述真值数据发送给所述三维gis数据展示软件和所述观测设备引导软件；
9.所述探测值处理软件：获取反无人机设备探测到的无人机的探测数据，对所述探测数据进行坐标变换，再将坐标变换后的探测数据发送到所述三维gis数据展示软件；
10.所述三维gis数据展示软件：接收所述真值数据处理软件和所述探测值处理软件发送的数据，在所述三维gis数据展示软件上通过不同的图元进行展示；
11.所述观测设备引导软件：将所述真值数据处理软件发送的无人机的真值数据进行坐标变换，得到引导数据，并将所述引导数据发送给观测设备。
12.在一些实施例中，所述真值数据的获取方法包括：
13.在评测使用的无人机上安装定位模块，并将所述真值数据实时发送至地面的无人机地面站；真值数据处理软件与所述无人机地面站之间通过有线网络连接，获取无人机地
面站得到的所述真值数据。
14.在一些实施例中，所述真值数据包括：无人机的真实位置、无人机id、真实速度、真实航向和时间；
15.所述真实位置以大地坐标系为坐标，包括：
16.无人机的真实经度、真实纬度和真实高度。
17.在一些实施例中，所述探测数据以无人机地面站的中心坐标系为坐标，探测位置具体包括：
18.探测到的方位角、探测到的俯仰角和探测到的距离。
19.在一些实施例中，所述对所述探测位置进行坐标变换的方法包括：
20.将无人机地面站的中心坐标系的方位角、俯仰角和距离转换为大地坐标系得到经度、纬度和高度。
21.在一些实施例中，所述将所述真值数据处理软件发送的无人机的真值数据进行坐标变换的具体方法包括：
22.将所述真值数据处理软件发送的所述真实位置进行坐标变换。
23.在一些实施例中，所述将所述真值数据处理软件发送的所述真实位置进行坐标变换的具体方法包括：
24.将无人机的经度、纬度和高度坐标转换为观测设备所需要的方位角、俯仰角、距离坐标。
25.在一些实施例中，所述将无人机的经度、纬度和高度坐标转换为观测设备所需要的方位角、俯仰角、距离坐标的具体方法包括：
26.基于无人机的经度、纬度和高度坐标，换算成地心空间直角坐标系，进而根据观测设备自己的大地坐标系位置和地心空间直角坐标系位置，再计算出方位角、俯仰角、距离坐标。
27.本发明第二方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统。
28.本发明第三方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统。
29.本发明提出的方案能够对反无人机设备探测到的无人机位置数据及无人机真实位置数据进行比对展示，以便确定探测效果，另外针对反无人机设备对无人机的打击过程要进行打击效果的观测，解决观测设备的引导问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为根据本发明实施例的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统结构图；
32.图2为根据本发明实施例的种基于三维gis的反无人机设备评测系统的数据通信图；
33.图3为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明第一方面公开了一种基于三维gis的反无人机设备评测系统。图1为根据本发明实施例的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统的结构图，如图1所示，所述系统包括：
36.真值数据处理软件、探测值处理软件、三维gis数据展示软件和观测设备引导软件；
37.所述真值数据处理软件：获取无人机的真值数据，并将所述真值数据发送给所述三维gis数据展示软件和所述观测设备引导软件；
38.在一些实施例中，所述真值数据的获取方法包括：
39.如图2所示，在评测使用的无人机上安装定位模块，并将所述真值数据实时发送至地面的无人机地面站；真值数据处理软件与所述无人机地面站之间通过有线网络连接，获取无人机地面站得到的所述真值数据；
40.为了评测反无人机设备探测到的无人机位置的精准度，首先需要无人机的真实位置作为基准；
41.在一些实施例中，所述真值数据包括：无人机的真实位置、无人机id、真实速度、真实航向和时间；
42.所述真实位置以大地坐标系为坐标，包括：
43.无人机的真实经度、真实纬度和真实高度；
44.所述探测值处理软件：如图2所示，获取反无人机设备探测到的无人机的探测数据，对所述探测数据进行坐标变换，再将坐标变换后的探测数据发送到所述三维gis数据展示软件；
45.在一些实施例中，所述探测数据以无人机地面站的中心坐标系为坐标，探测位置具体包括：
46.探测到的方位角、探测到的俯仰角和探测到的距离；
47.在一些实施例中，探测数据接入时，各反无人机设备使用统一数据接口上传探测到的无人机位置数据，探测设备给出的是以观测设备为原点的站心坐标系坐标，一般以北、东、天作为x、y、z正向坐标轴，故而需要进行数据处理转换；所述对所述探测位置进行坐标变换的方法包括：
48.将无人机地面站的中心坐标系的方位角、俯仰角和距离转换为大地坐标系得到经度、纬度和高度；
49.在一些实施例中，将无人机地面站的中心坐标系的方位角、俯仰角和距离转换为
大地坐标系得到经度、纬度和高度的具体算法包括：
50.首先已知探测设备的经度、纬度、高度，设为(l
l
，b
l
，h
l
)，探测设备在地心地固坐标系坐标为(x
l
，y
l
，z
l
)，探测到的目标在站心坐标系的坐标设为(x，y，z)，目标在在地心地固坐标系坐标为(xm，ym，zm)，根据(x，y，z)求(xm，ym，zm)。
51.设转换矩阵则
[0052][0053]
进而得出：
[0054]
s-1
为s的逆矩阵，因为s为单位正交矩阵，故而s-1
＝s
t
,s
t
为s的转置矩阵。
[0055]
最终得出自此，可计算出目标的地心地固坐标系坐标为(xm，ym，zm)。
[0056]
下一步将通过(xm，ym，zm)转换为目标的地理坐标系经度、纬度、高度(lm，bm，hm)。
[0057]
设地球的椭球参数a＝6378137m,b＝6356752.3142m，e＝0.0818191908426，e
‘
＝0.0820944379496。
[0058]
设
[0059]
设
[0060][0061]
得出：
[0062]
lm＝arctan(ym/xm)
[0063][0064][0065]
自此，得出无人机的大地坐标系坐标经度、纬度、高度(lm，bm，hm)；
[0066]
所述三维gis数据展示软件：接收所述真值数据处理软件和所述探测值处理软件发送的数据，在所述三维gis数据展示软件上通过不同的图元进行展示；
[0067]
所述观测设备引导软件：将所述真值数据处理软件发送的无人机的真值数据进行坐标变换，得到引导数据，并将所述引导数据发送给观测设备；
[0068]
在一些实施例中，所述将所述真值数据处理软件发送的无人机的真值数据进行坐标变换的具体方法包括：
[0069]
将所述真值数据处理软件发送的所述真实位置进行坐标变换；
[0070]
在一些实施例中，所述将所述真值数据处理软件发送的所述真实位置进行坐标变换的具体方法包括：
[0071]
将无人机的经度、纬度和高度坐标转换为观测设备所需要的方位角、俯仰角、距离坐标；
[0072]
在一些实施例中，所述将无人机的经度、纬度和高度坐标转换为观测设备所需要的方位角、俯仰角、距离坐标的具体方法包括：
[0073]
基于无人机的经度、纬度和高度坐标(l,b,h)，换算成地心空间直角坐标系(xg,yg,zg)，进而根据观测设备自己的大地坐标系位置和地心空间直角坐标系位置(l0,b0,h0)(x
g0
,y
g0
,z
g0
)，再计算出方位角、俯仰角、距离坐标(a,e,r)，具体算法包括：
[0074]
其中大地坐标(l,b,h)转换为地心空间直角坐标系(x,y,z)计算方法如下：
[0075]
xg＝(ng+h)cos b cos l
[0076]
yg＝(ng+h)cos b sin l
[0077]
zg＝(ng(1-e
2g
)+h)sin b
[0078]
ng＝ag/(1-e
g2
sin2b)
1/2
[0079]
式中：ag＝6378137m；e
2g
＝0.00669
[0080]
设观测设备的坐标为(l0,b0,h0)，可由下式计算出无人机的在以观测设备为原点的站心坐标系坐标(x,y,z)：
[0081][0082]
进而得出(a,e,r),即方位角、俯仰角、距离：
[0083]
a＝arctan(y/x)
[0084][0085][0086]
本发明第二方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统。
[0087]
图3为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图3所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、近场通信(nfc)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外
接的键盘、触控板或鼠标等。
[0088]
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0089]
本发明第三方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项的一种基于三维gis的反无人机设备评测系统中的步骤中的步骤。
[0090]
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。