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      視覺信息輔助無人機偵察目標定位技術(shù)

      2020-10-14 09:45:24練倩倩袁琛
      大眾科學·上旬 2020年6期
      關(guān)鍵詞:定位技術(shù)無人機

      練倩倩 袁琛

      摘 要:無人機偵察是一項對技術(shù)要求很高的工作,而目標定位作為無人偵察作業(yè)中的一項重要內(nèi)容,其對于工作的開展會造成直接影響。從以往的經(jīng)驗來看,傳統(tǒng)無人偵察目標定位受量測設(shè)備、平臺等多項因素影響,這都降低了定位的精準度。下面,針對視覺信息輔助無人機偵察目標定位技術(shù)進行全面分析,希望文中內(nèi)容對于相關(guān)工作人員,以及整個行業(yè)的發(fā)展都可以有所作用。

      關(guān)鍵詞:無人機;視頻信息;偵察目標;定位技術(shù)

      隨著科技的快速發(fā)展,無人機技術(shù)變得更加成熟,其在許多行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。從目前的情況來看,無人機廣電偵察在具體應(yīng)用期間與衛(wèi)星偵察相比,其具有效率高、成本低、偵察區(qū)域靈活等多項優(yōu)勢,這也使該項技術(shù)得到了的廣泛應(yīng)用,并且從實際應(yīng)用情況來看,也取得了不錯的應(yīng)用效果。

      1 無人機

      無人機就是無人駕駛飛機的簡稱,其是現(xiàn)代科技快速發(fā)展的一種參悟,其可以通過自備程序和無線遙設(shè)備進行飛行。無人飛機與有人駕駛飛機相比,其更加適合在危險、愚鈍等類型任務(wù)中應(yīng)用[1]。目前,無人機飛機已經(jīng)被應(yīng)用到了不同領(lǐng)域,例如在偵察領(lǐng)域中就得到了合理應(yīng)用,并且取得了不錯的成績。

      2 以拓撲地圖為基礎(chǔ)的視覺輔助目標定位

      拓撲地圖中的每個節(jié)點都對應(yīng)指定的環(huán)境區(qū)域或特征,在實際問題分析期間,若將具有全局節(jié)點關(guān)聯(lián)方位信息內(nèi)容和參考坐標加入到地圖中,此時,可以對絕對地理位置加以利用,若沒有引進節(jié)點、坐標系空間,可以用于路徑規(guī)劃。通過對拓撲地圖的分析可以發(fā)現(xiàn),其在具體應(yīng)用期間具有占用計算機內(nèi)存少、緊湊、簡單等特點[2]。在進行偵察目標定位時,需要讓跟蹤目標始終都在視野范圍內(nèi),從而實現(xiàn)對目標的全面跟蹤,實現(xiàn)對偵察目標的精準定位。此外,需要施工人員注意的是,如果偵察作業(yè)是在視覺特征十分豐富的城市范圍內(nèi),在進行目標定位時,可以多個匹配特征點空間的具體位置,完成對觀測點與目標位置的推算,確保最終位置的準確性與合理性[3]。

      綜上所述,以拓撲地圖為基礎(chǔ)的方法在具體應(yīng)用期間,在快速粗定位上的應(yīng)用優(yōu)勢更明顯,特別是在一些航線已經(jīng)明確的路徑上開展相應(yīng)的偵察任務(wù),更加容易實現(xiàn)偵察目的,但是,該方法在具體應(yīng)用過程中也存在一定缺點就是匹配速度會對偵察的實時性產(chǎn)生制約,這也是在對該方法應(yīng)用時需要工作人員特別注意的一項內(nèi)容。

      3 以特征跟蹤為基礎(chǔ)的視覺輔助目標定位

      該方法在具體應(yīng)用期間主要包括兩個子問題,具體內(nèi)容如下:

      (1)運動檢測

      對被跟蹤特征進行明確,在下一幀中對特征可能出現(xiàn)的具體區(qū)域進行精準識別,進而為后續(xù)工作的順利開展提供支持,確保偵察目標定位的準確性。

      (2)特征匹配

      在偵察作業(yè)期間,在指定區(qū)域內(nèi)找到相應(yīng)的匹配特征。需要工作人員注意的是,當偵察作業(yè)期間采用的無人機處于高速飛行狀態(tài)時,為了保證作業(yè)的順利進行,在條件允許的情況下,要盡量縮短問題的處理時間,并且要提高跟蹤準確度,為了達到這一目標,在偵察作業(yè)開展期間,要快速獲取到精準運動模型,同時,能夠準確預(yù)估后續(xù)幀的特征。

      運動與測時可以引入濾波算法,通過對濾波算法的應(yīng)用,能夠更加精準的體現(xiàn)運動狀態(tài)[4]。例如,可以將GPS定位算法與特征跟蹤進行適當融合,對二值化操作和圖像分割方法進行應(yīng)用,完成對預(yù)定義特征的京族還能識別。例如,針對房建工程上的窗戶,通過(卡爾曼濾波)KF算法匹配,實現(xiàn)對建筑工程中的這些窗戶的跟蹤。此外,在偵察目標定位時,為了降低長期積累產(chǎn)生的誤差,可以依據(jù)具體情況,安排航線重訪點,通過對擴展卡爾曼濾波(EKF)法進行應(yīng)用,實現(xiàn)閉環(huán)控制。在勘測目標定位時,也可以采取環(huán)繞方式對目標進行觀測,在該期間可以采取Recursive Least Squares Filtering(RLS)濾波,完成吊艙標定后,依據(jù)具體情況,進行有偏估計、測風、選擇環(huán)繞路徑等多項措施,完成相應(yīng)的分析工作,從而達到降低誤差,提高偵察目標定位的準確性。從以往實際應(yīng)用情況來看,對該方法進行應(yīng)用,能夠?qū)⒌乩矶ㄎ徽`差控制在5.0m以內(nèi),可以滿足應(yīng)用需求。

      4 兩種視覺目標輔助定位的對比分析

      以拓撲地圖為基礎(chǔ)的視覺輔助目標定位,該方法在應(yīng)用的優(yōu)勢就是實現(xiàn)了高精度絕對定位,并且,在實際作業(yè)期間定位精度不會受采用的傳感器器的具體精度,以及平臺性能的影響,但是,要想確保該方法的作用能夠得到全面發(fā)揮,要體現(xiàn)存儲大量的知識和經(jīng)驗,在此基礎(chǔ)上對魯棒性匹配方法進行應(yīng)用,這也導致該方法的實時匹配性相對較差,因此,適合應(yīng)用在地面景物特征豐富環(huán)境下[5]。以特征跟蹤為基礎(chǔ)的視覺輔助目標定位,該方法能夠在短時間內(nèi)完成對相鄰幀運動量的計算,快速實現(xiàn)精確定位,同時,為了實現(xiàn)對隨著時間不斷積累的誤差,在對該方法進行應(yīng)用時,可以同其他量測值融合,完成相應(yīng)的濾波處理,對該方法進行應(yīng)用時,不需要對偵察目標所在區(qū)域內(nèi)進行全局性表達,也正是因為如此,使該方法具有實時性好、儲量小的特點,需要注意的是,該方法并不適合在快速運動偵察現(xiàn)場中應(yīng)用。因此,在具體作業(yè)開展期間,應(yīng)當通過合理方法,對這兩種方法進行組合,取長補短,這不僅縮小了隨著時間推移誤差的積累,而且也大幅度降低了匹配數(shù)據(jù)庫的難度,實現(xiàn)高精度航拍定位。

      5結(jié)束語:

      現(xiàn)代人們對無人機偵察任務(wù)需求變得更加廣泛,偵察任務(wù)變得更加艱巨,這也就對無人機的智能化、小型化提出了更高的要求。在利用無人機偵察時,為了提高目標定位的準確性,要加強對各種先進信息技術(shù)的應(yīng)用,從而使偵察水平得到進一步提升。

      參考文獻

      [1]權(quán)家樂,錢杭.基于指數(shù)模型的無人機偵察能力評估[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2020(09):65-66.

      [2]盛碧琦,孫盛智,侯妍.美國無人機在局部作戰(zhàn)行動中的運用及發(fā)展趨勢[J].飛航導彈,2020(02):51-54+59.

      [3]張立豐,井立.自主無人偵察飛機典型綜合飛行品質(zhì)試飛評估技術(shù)淺析[J].江蘇航空,2020(01):31-34.

      [4]龐強偉,胡永江,李文廣.多無人機多目標協(xié)同偵察航跡規(guī)劃算法[J].中國慣性技術(shù)學報,2019,27(03):340-348.

      [5]張清亮,沈壽林,張國寧.基于深度學習的無人機偵察圖像目標識別[J].信息與電腦(理論版),2019,31(19):46-48.

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