[发明专利]一种无人机自主飞行系统

摘要

本发明公开了一种无人机自主飞行系统，包括：GPS卫星定位子系统，用于通过接收卫星信号，确定无人机当前所在经纬位置，为导航提供基本数据；图像处理子系统，用于收集和处理图像信息，对目标进行匹配跟踪，实现无人机的跟踪飞行；雷达子系统，包括微波毫米波雷达单元、信号处理单元，用于通过微波毫米波雷达单元来探测周围地形，并将探测信号输入信号处理单元进行目标搜索；所述飞行控制子系统用于对由GPS卫星定位子系统、图像处理子系统和雷达子系统得到的信息进行综合处理分析，确定飞行计划，并根据飞行计划执行不同的飞行模式。本发明能够自身判断航线及飞行路径，实现自主导航，可拓展性强，具有很好的自动化无人机自主导航效果。

主权项

1.一种无人机自主飞行系统，其特征是：包括GPS卫星定位子系统、图像处理子系统、雷达子系统、飞行控制子系统；所述GPS卫星定位子系统用于通过接收卫星信号，确定无人机当前所在经纬位置，为导航提供基本数据；所述图像处理子系统用于收集和处理图像信息，对目标进行匹配跟踪，实现无人机的跟踪飞行；所述雷达子系统包括微波毫米波雷达单元、信号处理单元，用于通过微波毫米波雷达单元来探测周围地形，并将探测信号输入信号处理单元进行目标搜索；所述飞行控制子系统用于对由GPS卫星定位子系统、图像处理子系统和雷达子系统得到的信息进行综合处理分析，确定飞行计划，并根据飞行计划执行不同的飞行模式；所述图像处理子系统包括用于收集和处理所述图像信息的图像收集处理装置，图像收集处理装置，图像收集处理装置包括图像收集模块、预处理模块、融合模块和图像打分模块；所述图像收集模块用于采集关于目标的源可见光图像和源红外图像；所述预处理模块对聚焦不同的源可见光图像和源红外图像进行图像配准；所述融合模块用于融合配准后的图像；所述图像打分模块用于评价融合后的图像，选择评价合格的图像作为最终的图像；所述融合模块包括：(1)HSV变换子模块：用于对预处理后的源可见光图像进行HSV变换并提取色调分量H、饱和度分量S和明度分量V；(2)分量获取子模块：用于将预处理后的源红外图像和明度分量V分别作二代Curvelet变换，以得到各自在(x,y)位置的低频分量和高频分量，在此设源红外图像对应的低频分量为Ψ_y(x,y)、高频分量为G_y(x,y)；明度分量V对应的低频分量为Ψ_V(x,y)，高频分量为G_V(x,y)；(3)融合子模块，包括低频分量融合单元和高频分量融合单元：A、低频分量融合单元，用于对所述低频分量Ψ_y(x,y)、Ψ_V(x,y)进行融合，融合后的低频分量Ψ_yV(x,y)为：a、若Ψ_y(x,y)＝0或Ψ_V(x,y)＝0时：Ψ_yV(x,y)＝Ψ_y(x,y)+Ψ_V(x,y)；b、若Ψ_y(x,y)≠0或Ψ_V(x,y)≠0时：B、高频分量融合单元，用于对高频分量G_y(x,y)、G_V(x,y)进行融合，引入匹配测度因子：其中，F＝1,...ψ，F表示二代Curvelet变换的分解级数，ψ为二代Curvelet变换的最大分解级；F＝1,...ψ‑1时，为计算的源可见光图像的像素点信息质量均值，为源红外图像的像素点信息质量均值；F＝ψ时，为源可见光图像中高频子带与低频子带的方向对比度，为源红外图像中高频子带与低频子带的方向对比度；表示源可见光图像在最高分辨率λ下、α方向上、3×3窗口内的区域信号强度；表示源红外图像在最高分辨率λ下、α方向上、3×3窗口内的区域信号强度；若P_j(x,y)≤T，则融合后的高频分量G_yV(x,y)的选取公式为：若P_j(x,y)＞T，则融合后的高频分量G_yV(x,y)的选取公式为：a、时：b、时：其中，T为设定的阈值；(4)二代Curvelet逆变换子模块，用于对融合后的低频分量Ψ_yV(x,y)和融合后的高频分量G_yV(x,y)进行二代Curvelet逆变换，以获得新的明度分量V_Ω；(5)HSV逆变换子模块，用于对H、S、V_Ω三个分量做HSV逆变换，最终得到融合图像Ω。