无人机激光射击系统和靶标识别系统的制作方法

1.本技术涉及无人机技术领域，尤其涉及无人机激光射击系统和靶标识别系统。


背景技术：

2.随着无人机技术的不断发展，无人机产品日益成熟，在搜救、拍摄等场景开始发挥着越来越重要的作用，由此，也产生了对使用者进行培训的需求。然而，无人机的使用场景还存在进一步开发的空间，如何对无人机技术加以改进，以适应新的使用场景，是需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了无人机激光射击系统和靶标识别系统，以填补利用无人机进行激光射击的空白。
4.本技术实施例采用下述技术方案：
5.第一方面，本技术实施例提供一种无人机激光射击系统，包括：若干个与靶标对应的靶标识别系统，与靶标识别系统对应的单机显示设备，以及与靶标识别系统对应的无人机；无人机，用于对外发射激光，以及用于向对应的靶标识别系统发送表征进行一次激光射击的射频信号；靶标识别系统，用于根据接收到的射频信号，获取对应靶标的靶标图像，根据靶标图像识别出该次激光射击对应的激光打靶成绩，根据激光打靶成绩确定成绩展示数据，将成绩展示数据发送给对应的单机显示设备；单机显示设备，用于显示接收到的成绩展示数据。
6.在一些实施例中，无人机与靶标识别系统通过处于相同拨码的方式进行配对，以实现靶标识别系统与无人机之间的对应关系。
7.在一些实施例中，无人机包括无人机主体和设置在无人机主体顶部的激光模块，无人机主体包括飞控模块和无人机射频模块；激光模块，用于对外发射激光；飞控模块，用于响应射击遥控器发送的射击指令，通过无人机射频模块，向对应的靶标识别系统发送表征进行一次激光射击的射频信号。
8.在一些实施例中，飞控模块，还用于统计无人机在起飞后已发送的射频信号次数；若已发送的射频信号次数达到预设阈值，则控制激光模块停止对外发射激光，以及在无人机降落之前，不再响应射击指令。
9.在一些实施例中，单机显示设备通过多媒体数据线连接对应靶标识别系统的多媒体传输接口，接收并显示靶标识别系统通过多媒体传输接口传输的成绩展示数据。
10.在一些实施例中，靶标识别系统的数量为多个，无人机激光射击系统还包括裁判设备和路由器，裁判设备与各靶标识别系统均与路由器进行连接；裁判设备用于通过路由器向各靶标识别系统发送成绩获取请求，将各靶标识别系统通过路由器返回的成绩展示数据进行显示。
11.在一些实施例中，靶标识别系统对应的靶标为半透光材质。
12.第二方面，本技术实施例提供一种靶标识别系统，包括：摄像机、控制模块和靶标射频模块；靶标射频模块，用于接收目标无人机发送的表征进行一次激光射击的射频信号；控制模块，用于响应于靶标射频模块接收到的射频信号，向摄像机发送拍摄指令，并获取摄像机返回的靶标图像，根据靶标图像识别出该次激光射击对应的激光打靶成绩；摄像机，用于响应于拍摄指令，以预设姿态对靶标进行拍摄，得到靶标图像并传递给控制模块。
13.在一些实施例中，摄像机，用于从靶标背面，对半透光材质的靶标进行拍摄，得到靶标图像。
14.在一些实施例中，靶标识别系统还包括：多媒体传输接口，多媒体传输接口用于连接与靶标识别系统对应的单机显示设备；控制模块，用于根据激光打靶成绩确定成绩展示数据，将成绩展示数据通过多媒体传输接口发送给单机显示设备进行显示。
15.在一些实施例中，靶标识别系统还包括：网络模块，网络模块用于直接或间接连接裁判设备，裁判设备可直接或间接连接多个靶标识别系统；控制模块，用于根据激光打靶成绩确定成绩展示数据；以及用于响应裁判设备的成绩获取请求，将成绩展示数据通过网络模块发送给裁判设备进行显示。
16.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案，填补了利用无人机进行激光射击的空白，可应用于教学、比赛等诸多场景，能够因地制宜地在室内较为有限的空间中开展实施。通过多设备的协同配合，基于射频信号的传输实现了射击时机的捕捉，有效确定激光打靶成绩，解决了无人机激光射击与靶标识别系统同步的技术难点，可减少训练与比赛难度，更利于航空科普竞赛的开展落地。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本技术一个实施例的无人机激光射击系统的结构示意图；
19.图2示出了根据本技术一个实施例的靶标示意图；
20.图3示出了根据本技术一个实施例的又一种无人机激光射击系统的结构示意图；
21.图4示出了根据本技术一个实施例的靶标识别系统的结构示意图；
22.图5示出了根据本技术一个实施例的无人机激光射击流程图。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
24.目前，无人机用于执行军事任务的报道可见诸于新闻，但普通群众显然是无法使用这类军用无人机的。发明人由此联想到，可以利用无人机进行模拟射击，开发新的使用场景，解决了军用无人机无法被普罗大众所使用的问题，能够应用于教学、比赛等场景，寓教于乐。发明人进一步设计了与该使用场景相匹配的技术方案，利用多设备的协同配合，可因地制宜地在室内较为有限的空间中进行实施开展。
25.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
26.图1示出了根据本技术一个实施例的无人机激光射击系统的结构示意图，该实施例主要描述的是单机场景。如图1所示，无人机激光射击系统100包括：
27.与靶标140对应的靶标识别系统110，与靶标识别系统对应的单机显示设备120，以及与靶标识别系统对应的无人机130。
28.本技术实施例中的靶标的图案可以是具有相同圆心的多个靶环，如图2所示，示出了根据本技术一个实施例的靶标示意图。同心圆环外的四个黑点可以用于靶环的定位或安装等。
29.无人机130，用于对外发射激光，以及用于向对应的靶标识别系统发送表征进行一次激光射击的射频信号。
30.靶标识别系统110，用于根据接收到的射频信号，获取对应靶标的靶标图像，根据靶标图像识别出该次激光射击对应的激光打靶成绩，根据激光打靶成绩确定成绩展示数据，将成绩展示数据发送给对应的单机显示设备120。
31.由于光的传播速度过于快，如果以发射激光的时机作为射击时机，则很难获取到激光在靶标上的着弹点，本技术提出了通过持续发射激光，改以发射射频信号的方式来确定激光射击的时机。
32.例如，用户如学生可以操作无人机起飞，悬停到某一位置，然后开始持续发射激光(当然，也可以在起飞后一直发射激光)，这可以类比于人持枪射击时的调整姿态和瞄准。当用户认为可以射击时，就通过无人机向应的靶标识别系统发送一射频信号，也就是“弹体”虽然是激光，但是发射时机是基于额外的射频信号确定的，不是以发射“弹体”的时机确定的。
33.可见，由于激光一直对外发射，就避免了出现无法捕捉到激光在靶标上的着弹点的问题。然后对靶标图像进行识别，就可以确定本次激光射击的激光打靶成绩。更进一步地，可以将得到的激光打靶成绩(如8.9环，6.8环等环数)直接作为成绩展示数据，也可以将其与原始靶标图像，或者在识别靶标图像过程中得到的中间图像进行结合作为成绩展示数据。
34.单机显示设备120，用于显示接收到的成绩展示数据。
35.可见，图1所示的无人机激光射击系统，填补了利用无人机进行激光射击的空白，可应用于教学、比赛等诸多场景，能够因地制宜地在室内较为有限的空间中开展实施。通过多设备的协同配合，基于射频信号的传输实现了射击时机的捕捉，有效确定激光打靶成绩，解决了无人机激光射击与靶标识别系统同步的技术难点，可减少训练与比赛难度，更利于航空科普竞赛的开展落地。
36.在一些实施例中，无人机与靶标识别系统通过处于相同拨码的方式进行配对，以实现靶标识别系统与无人机之间的对应关系。
37.例如，无人机与靶标识别系统可以分别通过射频模块来实现射频信号的发射和接收，射频模块可以包含一个拨码开关(例如为4*2拨码开关)，当一个无人机的拨码开关与一个靶标识别系统的拨码开关处于相同拨码，则可进入配对模式，自动匹配建立靶标识别系统与无人机之间的对应关系。
38.在一些实施例中，无人机包括无人机主体和设置在无人机主体顶部的激光模块，
无人机主体包括飞控模块和无人机射频模块；激光模块，用于对外发射激光；飞控模块，用于响应射击遥控器发送的射击指令，通过无人机射频模块，向对应的靶标识别系统发送表征进行一次激光射击的射频信号。
39.本技术的实施例中，无人机主体可以利用现有技术中的无人机(或者称之为空中机器人)来实现。区别在于，在无人机主体的顶部，加装了可对外发射激光的激光模块。
40.射击遥控器也可以对现有技术中的无人机遥控器进行改装来实现，例如，加装专用的射击扳手，更有趣味性，也更方便操作。当扳动射击遥控器的射击扳手后，射击遥控器发送射击指令给无人机的飞控模块，无人机的飞控模块通过无人机射频模块将射频信号发送给对应的靶标识别系统，再执行后续的靶标图像识别，激光打靶成绩输出与显示等。
41.在一些实施例中，飞控模块，还用于统计无人机在起飞后已发送的射频信号次数；若已发送的射频信号次数达到预设阈值，则控制激光模块停止对外发射激光，以及在无人机降落之前，不再响应射击指令。
42.为了避免用户如学生的不当操作，以及避免作弊等行为，可以设置一个预设阈值，例如1，意味着用户每操控一次无人机进行起降的期间，只能进行1次的激光射击。
43.在一些实施例中，单机显示设备通过多媒体数据线连接对应靶标识别系统的多媒体传输接口，接收并显示靶标识别系统通过多媒体传输接口传输的成绩展示数据。
44.单机显示设备可以帮助用户确认自己获得的激光打靶成绩，由于激光射击的靶标与用户的距离通常不会过远，因此可以使用多媒体数据线进行成绩展示数据的传输。当然，在其他实施例中也可以利用无线通信模块等方式进行传输。多媒体传输接口可以具体为hdmi(high definition multimedia interface，高清多媒体接口)。
45.在一些实施例中，靶标识别系统的数量为多个，无人机激光射击系统还包括裁判设备和路由器，裁判设备与各靶标识别系统均与路由器进行连接；裁判设备用于通过路由器向各靶标识别系统发送成绩获取请求，将各靶标识别系统通过路由器返回的成绩展示数据进行显示。
46.使用单机显示设备能够帮助用户确认自己获得的激光打靶成绩，可以适用于单人训练、教学场景，当涉及到比赛等场景时，利用单机显示设备可能无法满足用户需求，则可以在无人机激光射击系统中增加裁判设备和路由器，通过统一获取并展示成绩展示数据，确保了比赛成绩的公平正确。例如，图3示出了根据本技术一个实施例的又一种无人机激光射击系统的结构示意图，该实施例主要描述的是联机场景。
47.参见图3，所示出的无人机激光射击系统300实际上包含了多个如图1所示的无人机激光射击系统100，无人机激光射击系统100可以认为是无人机激光射击系统300的一个单机子系统。各无人机激光射击系统100连接至路由器310，裁判设备320也连接至路由器310，这些设备处于同一个局域网，则可以通过局域网通信，进行成绩展示数据的传输。
48.在一些实施例中，靶标识别系统对应的靶标为半透光材质。
49.为了更准确地获取到激光打靶成绩，则需要获取准确的靶标图像。如图1所示，用户操作无人机进行激光射击，在靶标与无人机之间几乎无法架设摄像头进行靶标图像的拍摄。而如果从其他角度进行拍摄，又会使得靶标图像较实际场景产生偏移、畸变，从而使得激光打靶成绩的精度受到影响。发明人想到，将靶标采用半透光材质制成，再将摄像头置于靶标后部，从反面对靶标进行拍摄，就能拍摄到更佳的靶标图像，提高了激光打靶成绩的精
度。靶标可以具体使用如a4普通半透光纸加印标识环的方式来实现。
50.图4示出了根据本技术一个实施例的靶标识别系统的结构示意图。如图4所示，靶标识别系统包括：摄像机410、控制模块420和靶标射频模块430；靶标射频模块430，用于接收目标无人机发送的表征进行一次激光射击的射频信号；控制模块420，用于响应于靶标射频模块接收到的射频信号，向摄像机410发送拍摄指令，并获取摄像机410返回的靶标图像，根据靶标图像识别出该次激光射击对应的激光打靶成绩；摄像机410，用于响应于拍摄指令，以预设姿态对靶标进行拍摄，得到靶标图像并传递给控制模块420。
51.本技术的实施例中，无人机侧的无人机射频模块，以及靶标识别系统侧的靶标射频模块，优选采用相同型号，在一具体实施例中可以均采用nrf24l模块，可使得传输延迟小于5ms。
52.在一些实施例中，摄像机410，用于从靶标背面，对半透光材质的靶标进行拍摄，得到靶标图像。这种设置的优点可以参照前述实施例，在此不多赘述。
53.在一些实施例中，靶标识别系统还包括：多媒体传输接口，多媒体传输接口用于连接与靶标识别系统对应的单机显示设备；控制模块420，用于根据激光打靶成绩确定成绩展示数据，将成绩展示数据通过多媒体传输接口发送给单机显示设备进行显示。控制模块可以利用单片机、控制芯片等方式实现，本技术对此不做限制。
54.在一些实施例中，靶标识别系统还包括：网络模块，网络模块用于直接或间接连接裁判设备，裁判设备可直接或间接连接多个靶标识别系统；控制模块420，用于根据激光打靶成绩确定成绩展示数据；以及用于响应裁判设备的成绩获取请求，将成绩展示数据通过网络模块发送给裁判设备进行显示。网络模块可以具体包括以太网口或者无线通信模块。
55.最后，结合图5，以一个实例对本技术能够实现的无人机激光射击流程进行总体说明。参见图5，上述实施例中提及的无人机在该实例中被命名为射击空中机器人，无人机射频模块与靶标射频模块均选型为nrf24l模块，靶标识别系统利用摄像机camera获取靶标图像，控制模块采用处理器实现，多媒体传输接口采用hdmi，另外还具有与路由器通信的网络模块net。
56.无人机激光射击流程主要包括：
57.①
射击遥控器将射击指令发送给“射击空中机器人”的飞控模块；
58.②“
射击空中机器人”的飞控模块向nrf24l射频模块下发控制信号；
59.③“
射击空中机器人”的nrf24l射频模块向“靶标识别系统”的nrf24l射频模块发送射频信号；
60.④“
靶标识别系统”的nrf24l射频模块向处理器进行反馈；
61.⑤
处理器给camera下达拍摄指令；
62.⑥
camera获取靶标图像，并交由处理器进行识别；
63.⑦
处理器根据靶标图像生成打靶着弹点图，将其与激光打靶成绩共同作为成绩展示数据发给hdmi，
64.⑧
hdmi输出到单机显示设备。
65.在多机联机的情况下，处理器可以将成绩展示数据通过网线发送给路由器，再通过网线转发至裁判设备。
66.综上所述，本技术提出的无人机激光射击系统，填补了利用无人机进行激光射击
的空白，可应用于教学、比赛等诸多场景，能够因地制宜地在室内较为有限的空间中开展实施。通过多设备的协同配合，基于射频信号的传输实现了射击时机的捕捉，有效确定激光打靶成绩，解决了无人机激光射击与靶标识别系统同步的技术难点，可减少训练与比赛难度，更利于航空科普竞赛的开展落地。
67.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。