本發(fā)明涉及多智能體決策控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著低空經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如物流、農(nóng)業(yè)監(jiān)控、安防等。然而，低慢小目標(biāo)(lsa—low,slow,small)無人機(jī)的廣泛使用，給傳統(tǒng)的無人機(jī)探測和反制系統(tǒng)帶來了巨大挑戰(zhàn)。這些低慢小無人機(jī)通常體積小、飛行速度慢、飛行軌跡復(fù)雜，且常常在城市、機(jī)場等復(fù)雜環(huán)境中飛行，這使得現(xiàn)有的探測技術(shù)難以有效識別其存在，特別是在存在大量干擾和遮擋的背景下，目標(biāo)檢測的準(zhǔn)確性和實(shí)時性往往無法滿足需求。

2、傳統(tǒng)的無人機(jī)探測與反制方法大多采用分離式架構(gòu)，即感知與控制模塊獨(dú)立運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)信息的深度融合，導(dǎo)致系統(tǒng)在應(yīng)對快速變化的動態(tài)目標(biāo)時響應(yīng)滯后。尤其是在多無人機(jī)協(xié)同工作或復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)追蹤任務(wù)中，傳統(tǒng)方法往往存在目標(biāo)識別精度不高、目標(biāo)跟蹤不穩(wěn)定、飛行編隊(duì)安全性差等問題。目前，針對低慢小目標(biāo)的反制方法大多依賴于雷達(dá)、紅外探測等傳統(tǒng)傳感器，但這些方法在復(fù)雜背景下的適應(yīng)性和魯棒性有限，尤其是對于小型無人機(jī)的探測和識別，存在較大的技術(shù)難題。同時，傳統(tǒng)的控制策略通常忽視了感知信息對飛行路徑和任務(wù)執(zhí)行的影響，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)高效的動態(tài)目標(biāo)跟蹤與反制。

3、因此，有必要開發(fā)一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法、電子設(shè)備及介質(zhì)。

4、公開于本發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出了一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法、電子設(shè)備及介質(zhì)，其能夠利用模型預(yù)測控制方法將目標(biāo)檢測與控制深度耦合，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)在復(fù)雜背景下對低慢小目標(biāo)的高效識別及穩(wěn)定跟蹤，同時保持編隊(duì)的安全性與穩(wěn)定性，在解決攔截反制低慢小無人機(jī)任務(wù)的實(shí)際應(yīng)用中具有實(shí)用性。

2、第一方面，本公開實(shí)施例提供了一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，包括：

3、根據(jù)無人機(jī)感知-控制一體化攔截系統(tǒng)，構(gòu)建控制方案；

4、構(gòu)建目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)bignet；

5、設(shè)計(jì)針對低慢小目標(biāo)的跟蹤攔截控制器。

6、優(yōu)選地，所述控制方案包括：

7、獲得原始圖片信息，通過空中目標(biāo)檢測器識別目標(biāo)無人機(jī)；

8、將感知信息融入到針對低慢小目標(biāo)的跟蹤控制器中，結(jié)合跟蹤擾動補(bǔ)償器，構(gòu)建模型預(yù)測控制器對無人機(jī)進(jìn)行控制。

9、優(yōu)選地，構(gòu)建目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)bignet包括：

10、采用雙向特征金字塔網(wǎng)絡(luò)作為特征融合機(jī)制，確定特征融合過程；

11、針對中間層特征的融合過程，通過加權(quán)機(jī)制結(jié)合各層特征，確定融合特征；

12、在bignet中引入ghostconv模塊，利用一半的特征進(jìn)行卷積運(yùn)算，將生成的特征與原始特征進(jìn)行拼接，從而創(chuàng)建冗余特征。

13、優(yōu)選地，特征融合過程為：

14、

15、其中，wi≥0是學(xué)習(xí)到的權(quán)重，ii是輸入特征圖，ε為穩(wěn)定數(shù)值系數(shù)。

16、優(yōu)選地，融合特征為：

17、其中，pitd是第i層的中間特征，piout是第i層的輸出特征，conv是深度可分離卷積運(yùn)算，resize是上采樣或下采樣操作。

18、優(yōu)選地，設(shè)計(jì)針對低慢小目標(biāo)的跟蹤攔截控制器包括：

19、將視覺感知信息引入mpc優(yōu)化框架，加入目標(biāo)跟蹤與擾動補(bǔ)償?shù)某杀竞瘮?shù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，獲得針對低慢小目標(biāo)的跟蹤控制器。

20、優(yōu)選地，針對低慢小目標(biāo)的跟蹤控制器為：

21、

22、其中，

23、優(yōu)選地，還包括：

24、通過引入擾動條件，驗(yàn)證針對低慢小目標(biāo)的跟蹤控制器在復(fù)雜環(huán)境中的抗擾動能力和跟蹤穩(wěn)定性。

25、第二方面，本公開實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括：

26、存儲器，存儲有可執(zhí)行指令；

27、處理器，所述處理器運(yùn)行所述存儲器中的所述可執(zhí)行指令，以實(shí)現(xiàn)所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法。

28、第三方面，本公開實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法。

29、其有益效果在于：

30、(1)基于輕量化卷積與特征融合的優(yōu)化算法，顯著提高了低慢小目標(biāo)在復(fù)雜背景中的檢測精度與速度，能夠?qū)⒁曈X檢測結(jié)果融入mpc控制器，設(shè)計(jì)了感知控制一體化的無人機(jī)跟蹤控制框架，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高效跟蹤與編隊(duì)穩(wěn)定性兼顧；

31、(2)針對密集編隊(duì)受氣動力干擾的情況，采用高斯過程回歸建模無人機(jī)間的氣動作用力，并在控制算法中實(shí)現(xiàn)實(shí)時誤差補(bǔ)償，提升了攔截低慢小目標(biāo)過程中的編隊(duì)穩(wěn)定性；

32、(3)本發(fā)明在解決復(fù)雜環(huán)境下攔截低慢小目標(biāo)問題上，具有高效目標(biāo)檢測、感知與控制深度耦合、編隊(duì)誤差實(shí)時補(bǔ)償以及數(shù)據(jù)支持全面等顯著優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了低慢小目標(biāo)的檢測與跟蹤能力，還確保了無人機(jī)編隊(duì)在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性與安全性，具有很好的實(shí)用性。

33、本發(fā)明的方法和裝置具有其它的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術(shù)特征：

1.一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，所述控制方案包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，構(gòu)建目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)bignet包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，特征融合過程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，融合特征為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，設(shè)計(jì)針對低慢小目標(biāo)的跟蹤攔截控制器包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，針對低慢小目標(biāo)的跟蹤控制器為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法，其中，還包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種用于無人機(jī)攔截低慢小目標(biāo)的感知控制一體化方法、電子設(shè)備及介質(zhì)。該方法可以包括：根據(jù)無人機(jī)感知?控制一體化攔截系統(tǒng)，構(gòu)建控制方案；構(gòu)建目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)BiGNet；設(shè)計(jì)針對低慢小目標(biāo)的跟蹤攔截控制器。本發(fā)明利用模型預(yù)測控制方法將目標(biāo)檢測與控制深度耦合，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)在復(fù)雜背景下對低慢小目標(biāo)的高效識別及穩(wěn)定跟蹤，同時保持編隊(duì)的安全性與穩(wěn)定性，在解決攔截反制低慢小無人機(jī)任務(wù)的實(shí)際應(yīng)用中具有實(shí)用性。

技術(shù)研發(fā)人員：韓亮,張毅博,陳子路,李佳怡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15