技术领域
[0001] 本发明涉及光电探测技术工程领域，尤其涉及一种反无人机光电探测系统及其自主决策控制方法。
相关背景技术
[0002] 目前无人机的探测手段主要有雷达探测、光电探测、射频探测、声波探测。雷达通过发射信号接收回波实现目标探测，难以区分移动目标，存在探测盲区
[0003] 且受低空地杂波等干扰严重，探测效果受到无人机材料影响。射频探测同样容易受到杂波干扰，而声波探测探测距离短，成本较高，不适合无人机探测。而光电探测通过实时获取视频，不受低空地杂波的影响，目标轮廓特征清晰且检测速度快，成本较低，可实现近距离无人机的检测。
[0004] 目前光电无人机探测系统主要以可见光、红外为主，但单一的成像方式、人工选择控制状态无法胜任复杂环境背景下无人机的实时探测，容易出现无法及时锁定跟踪的情况，影响反无人机的预警。而强化学习已经适用于自主驾驶等多个决策领域，采用基于强化学习的自主决策系统能够有效实现各传感器的联动，更有效的探测到无人机目标。
具体实施方式
[0029] 图1为本发明多传感器反无人机光电探测系统结构图，多传感器无人机光电探测系统包括光电成像模块、中央控制系统、跟踪模块以及光电转台及其伺服系统。
[0030] 光电成像模块通过可见光相机、红外热像仪、激光照明器用于获取全天候场景与无人机的图像。中央控制系统部署自主决策算法，通过传感器获得的场景信息送入目标检测算法，得到目标信息结合传感器自身信息，获得系统状态，根据决策模型，自主决策下一步的动作，进行自主调节传感器或者发送锁定信息。跟踪模块在接收到锁定信号与目标的位置信息时，将视野中心移到目标位置，进而进行锁定与稳定跟踪。
[0031] 图2为本发明自主决策控制的流程示意图；本系统具体包括如下步骤：
[0032] 1)通过光电成像模块(可见光相机/红外热像仪)采集图像，得到含有无人机目标的场景信息。
[0033] 2)将无人机场景信息发送中央控制系统，得到系统状态信息，包括图像信息、目标尺寸、目标相似度、焦距长度、成像距离、跟踪状态、目标距离。
[0034] 3)挑选动作更新状态，直至结束条件完成一次训练。
[0035] 4)经过训练得到强化学习模型，进行后续模型推理，实现实时性的决策。
[0036] 下面详细说明本方法中的具体步骤中的内容：
[0037] 步骤1)中，使用可见光相机或者红外热像仪加上激光照明器辅助照明，获得含有无人机的图像信息。
[0038] 步骤2)中，将图像送入Xavier处理器平台，通过目标探测算法得到无人机的尺寸信息、相似度信息。通过传感器控制软件，得到传感器的焦距、像距以及目标的跟踪状态，若在锁定状态下，通过激光测距机得到目标的距离信息。辅以原图像信息共同构成初始的状态空间s(图像信息、目标尺寸、目标相似度、焦距长度、成像距离、跟踪状态、目标距离)。
[0039] 步骤3)结合图3介绍训练过程，先初始化存储空间进行后续的数据更新，初始化eval网络，初始化自主决策网络随机生成权重，初始化target网络，权重与eval相同。根据网络值函数从动作空间(变焦+、变焦‑、聚焦+、聚焦‑、锁定、放弃锁定)挑选动作a，得到相应的奖励值r和新的状态空间s_，成像模块参数改变，重新获取新的图像进入自主决策网络，更新参数到经验池，更新网络参数，再根据网络模型给出进一步的决策动作，直至达到结束条件，结束一次训练。
[0040] 步骤4)中，继续进行训练，当经验池数据足够多时，使用reward和梯度下降法进行更新eval参数，每隔一定步数更新target网络，达到指定的训练轮次，得到强化学习模型。在新的场景下，中央控制系统利用强化学习模型自主调节传感器的变焦、聚焦，并自主确定锁定、放弃锁定，实现全自主无人机探测、锁定、跟踪。
[0041] 本发明的探测系统和自主决策方法可有效在室外空域内进行无人机多传感器探测，实现了光电探测、传感器控制、无人机目标检测与跟踪；借助强化学习，构建场景、状态空间、动作空间与动作奖励值，能够在无人机探测场景下自主控制多传感器，采用高精度的检测模型，减少因相机自动聚焦到大目标、人工变焦、锁定过程中导致无人机目标丢失等问题，实现第一时间无人机锁定与稳定跟踪。本发明可有效解决远距离无人机探测中无法实时探测、锁定的问题。利用强化结合多传感器构建无人机探测自主决策场景，使探测器在发现目标时第一时间进行适合的聚焦、变焦，实现全自主探测与锁定。
[0042] 在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
