(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211458585.2 (22)申请日 2022.11.18 (71)申请人 西湖大学 地址 310024 浙江省杭州市西湖区转塘街 道石龙山 街18号 (72)发明人 郑灿伦　沈佳豪　陈华奔　赵世钰　 (74)专利代理 机构 杭州汇和信专利代理有限公 司 33475 专利代理师 吴琰 (51)Int.Cl. G06T 7/70(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06F 17/16(2006.01) G06V 20/17(2022.01) G01C 21/00(2006.01) (54)发明名称 分布式地对空协同对未知无人机状态估计 方法及其应用 (57)摘要 本申请提出了分布式地对空协同对未知无 人机状态估计方法及其应用， 包括以下步骤： 获 取当前观测感知节点上的全景相机图像数据， 并 识别目标物在图像中的位置； 分别定义图像坐标 系、 相机坐标系、 节点坐标系及世界坐标系； 根据 目标物在图像坐标系中的像素位置和相机内参 得出目标物在相机坐标系中的方向； 将当前检测 的目标方向投影到节点坐标系中， 并通过旋转矩 阵将当前目标物的方向转换到世界坐标系中； 当 任一感知节点检测到目标物并至少获得一个相 邻感知节点的信息后， 对目标物进行状态估计； 通过时空协同状态估计算法对目标物进行状态 估计， 以得到目标物的估计目标状态。 本申请通 过多个感知 节点对目标物进行估计定位， 可更好 地观测、 跟踪目标物。 权利要求书2页 说明书13页 附图5页 CN 115511955 A 2022.12.23 CN 115511955 A 1.分布式地对空协同对未知无 人机状态估计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S00、 获取当前观测感知节点上的全景相机图像数据， 并识别目标物在所述全景相机图 像数据中的位置； S10、 分别定义图像坐标系、 相机坐标系、 节点坐标系及世界坐标系， 获取当前观测感知 节点的俯仰角度、 翻转角、 偏航角以及感知节点中心在所述世界坐标系 下的位置得到所述 节点坐标系到所述世界坐标系的旋转矩阵； S20、 根据所述目标物在所述图像坐标系中的像素位置和相机内参得出所述目标物在 所述相机坐标系中的方向； S30、 将当前检测的目标方向投影到所述节点坐标系中， 并通过所述旋转矩阵将当前目 标物的方向转换到所述世界坐标系中； S40、 当任一感知节点检测到所述目标物并至少获得一个相邻所述感知节点的信息后， 对所述目标物进行状态估计； S50、 通过时空协同状态估计算法对所述目标物进行状态估计， 以得到所述目标物的估 计目标状态， 该时空协同状态估计算法采用迭代方式求解， 依次包括预测、 信息更新及修正 三个部分； 其中， 每个观测感知节点均能够将自身监测到的目标物的方向、 估计目标状态以及 自 身的位置发送到通信网络中， 并接收来自相邻的感知节点发送的信息 。 2.如权利要求1所述的分布式地对空协同对未知无人机状态估计方法， 其特征在于， 步 骤S00中， 每个观测感知节点的全 景相机通过三个单目相机组成， 取每个单目相机中观测方 向置信度最高的目标作为当前观测感知节点观测到的目标物。 3.如权利要求1所述的分布式地对空协同对未知无人机状态估计方法， 其特征在于， 步 骤S10中， 通过当前观测感知节点上的imu姿态传感器得到所述节 点坐标系到所述世界坐标 系的俯仰角度和翻转角， 通过当前观测感知节点上的rtk位置偏航传感器得到偏航角和感 知节点中心在所述世界坐标系下的位置 。 4.如权利要求1所述的分布式地对空协同对未知无人机状态估计方法， 其特征在于， 步 骤S50中， 所述目标物的运动通过线性时不变系统描述。 5.如权利要求1 ‑4任意一项所述的分布式地对空协同对未知无人机状态估计方法， 其 特征在于， 所述图像坐标系以所述全景相机图像数据的上下方向作为y轴， 以水平方向作为 x轴， 以该全景相机图像数据四角中任意一角作为坐标系原 点； 所述相机坐标系以相机焦点 作为原点， 垂直成像平面方向为x轴， y轴 与所述图像坐标系的x轴平行， z轴与所述图像坐标 系的y轴平行； 所述节点坐标系以所述观测感知节点中的一点作为原 点， 以所述观测感知节 点长度方向为x轴， 以所述观测感知节点宽度方向为y轴， 以所述观测感知节 点高度方向为z 轴； 所述世界坐标系以预设经纬海拔坐标为原点， 以经线作为x轴， 纬线作为y轴， 重力方向 作为z轴。 6.分布式地对空协同对未知无 人机状态估计装置， 其特 征在于， 包括： 包括机载计算机、 全景相机、 imu姿态传感器、 rtk位置偏航传感器、 电池、 无线通信 模块 及底板； 所述机载计算机存储有计算机程序并分别与所述全景相机、 所述imu姿态传感器、 所述 rtk位置偏航传感器、 所述电池及所述无线通信模块电连接， 该计算机程序存储有包括用于权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115511955 A 2控制过程以执行过程的程序代码， 所述过程包括根据权利要求1至5任一项所述的分布式地 对空协同对未知无 人机状态估计方法； 所述机载计算机、 所述全景相机、 所述imu姿态传感器、 所述rtk位置偏航传感器、 所述 电池及所述无线通信模块均设于所述底板上。 7.一种电子装置， 包括存储器和处理器， 其特征在于， 所述存储器中存储有计算机程 序， 所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至5任一项所述的分布式地 对空协同对未知无 人机状态估计方法。 8.一种可读存储介质， 其特征在于， 所述可读存储介质中存储有计算机程序， 所述计算 机程序包括用于控制过程以执行过程的程序 代码， 所述过程包括根据权利要求 1至5任一项 所述的分布式地对空协同对未知无 人机状态估计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115511955 A 3