一种警用阻截无人机的制作方法

1.本技术涉及警用无人机技术领域，特别涉及一种警用阻截无人机。


背景技术：

2.截停逃逸车辆一直是世界型的难题。一般利用警车对目标车辆的特定部位进行撞击，迫使其停下。
3.目前，截停逃逸车辆的方式对车辆驾驶的技术要求很高，截停的概率比较低，而且追逐的道路路况一般都比较复杂，难以掌握未知情况，给截停带来更多的不确定性；目前的截停方式需要对驾驶车辆造成碰撞，除造成的车辆损坏外，还会对人员造成损伤，如实施截停的警员或者其他不相关的人员，安全性差。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种警用阻截无人机，以无人机向逃逸车辆发射干扰物的方式实现对逃逸车辆的阻滞和截停，具有机动性强、阻截成功率高和安全性高的特点。
5.为实现上述目的，本技术提供一种警用阻截无人机，包括：
6.无人机本体，安装有环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件；
7.所述环境图像采集组件，用于采集所述无人机本体外部环境的图像信息，以根据所述图像信息使所述无人机本体进行飞行；
8.所述对象位置感知组件，用于采集所述无人机本体与目标对象的位置信息，以根据所述位置信息使所述无人机本体与目标对象保持设定位置状态；
9.所述干扰物发射组件，用于在所述无人机本体与目标对象保持设定位置状态时向目标对象的设定区域发射干扰物。
10.在一些实施例中，所述无人机本体包括：
11.机身，设置有与所述环境图像采集组件、所述对象位置感知组件和所述干扰物发射组件连接的接口；
12.旋翼，设置于与所述机身连接的支撑臂端部。
13.在一些实施例中，所述旋翼包括桨叶以及位于所述桨叶外周的外环，所述外环与所述桨叶的边缘固定。
14.在一些实施例中，所述桨叶为三叶桨。
15.在一些实施例中，所述环境图像采集组件安装于所述无人机本体的侧部，所述对象位置感知组件和所述干扰物发射组件安装于所述无人机本体的底部。
16.在一些实施例中，所述环境图像采集组件、所述干扰物发射组件和所述对象位置感知组件在所述无人机本体飞行的水平方向上按序排布。
17.在一些实施例中，所述环境图像采集组件包括第一摄像头，所述第一摄像头用于采集所述无人机本体外部环境的图像信息。
18.在一些实施例中，所述环境图像采集组件还包括安装平台，所述第一摄像头安装
于所述安装平台，所述安装平台与所述无人机本体固定。
19.在一些实施例中，所述对象位置感知组件包括飞行时间镜头和至少两个第二摄像头，至少两个所述第二摄像头之间设置有间距。
20.在一些实施例中，所述干扰物发射组件包括具有扳机的发射器以及用于扣动所述扳机的动作机构，所述发射器内填装干扰物，所述动作机构包括驱动件以及与所述驱动件相连并由所述驱动件驱动的凸轮件，所述凸轮件具有旋转后扣动所述扳机的凸起结构。
21.相对于上述背景技术，本技术所提供的警用阻截无人机包括无人机本体、环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件，环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件安装于无人机本体；环境图像采集组件用于采集无人机本体外部环境的图像信息，以根据图像信息使无人机本体进行飞行；对象位置感知组件用于采集无人机本体与目标对象的位置信息，以根据位置信息使无人机本体与目标对象保持设定位置状态；干扰物发射组件用于在无人机本体与目标对象保持设定位置状态时向目标对象的设定区域发射干扰物。
22.在该警用阻截无人机的使用过程中，首先，利用环境图像采集组件对无人机本体外部环境的图像信息进行采集，基于采集的图像信息，可以进一步传送给无人机本体的操作员，由操作员对无人机本体进行控制，也可以进一步传送给无人机本体的自动控制系统，由无人机本体自动控制，无论是上述何种方式，均是根据图像信息使无人机本体进行飞行的；无人机本体飞行至目标对象处，然后，利用对象位置感知组件对无人机本体与目标对象的位置信息进行采集，根据位置信息使无人机本体与目标对象保持设定位置状态，即维持无人机本体的稳定状态，例如无人机本体与目标对象相对静止的状态；最后，利用干扰物发射组件向目标对象的设定区域发射干扰物，例如使待阻截车辆的前挡风玻璃上形成污块，阻滞和截停车辆。
23.因此，上述警用阻截无人机以无人机向逃逸车辆发射干扰物的方式实现对逃逸车辆的阻滞和截停，具有机动性强、阻截成功率高和安全性高的特点。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的警用阻截无人机的正视图；
26.图2为本技术实施例提供的警用阻截无人机的轴测图。
27.其中：
28.10-无人机本体、20-环境图像采集组件、30-对象位置感知组件、40-干扰物发射组件、11-旋翼、111-桨叶、112-外环。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
30.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
31.请参考图1和图2，其中，图1为本技术实施例提供的警用阻截无人机的正视图，图2为本技术实施例提供的警用阻截无人机的轴测图。
32.截停逃逸车辆一直是世界型的难题。一般利用警车对目标车辆的特定部位进行撞击，迫使使其停下。但这对车辆驾驶的技术要求很高，截停的概率比较低，而且追逐的道路路况一般都比较复杂，很容易未知情况，对实施截停的警员或者其他不想关的人员造成伤害。
33.针对上述问题，本技术提供了一种警用阻截无人机，以无人机向逃逸车辆发射干扰物的方式实现对逃逸车辆的阻滞和截停，具有机动性强、阻截成功率高和安全性高的特点。
34.在第一种具体的实施方式中，本技术提供了一种警用阻截无人机，主要包括无人机本体10、环境图像采集组件20、对象位置感知组件30和干扰物发射组件40，环境图像采集组件20、对象位置感知组件30和干扰物发射组件40安装于无人机本体10。
35.无人机本体10为无人机中至少具有旋翼、驱动和控制系统的基本单元，能够实现基本的飞行操作。
36.需要注意的是，该警用阻截无人机的无人机形式不唯一，即无人机本体10的设置方式不唯一，对于不同形式的无人机，在装载上述环境图像采集组件20、对象位置感知组件30和干扰物发射组件40后，应同样能够实现上述对车辆的阻截功能。
37.另外，还需要注意的是，该警用阻截无人机的飞行控制方式同样不唯一，即可以将该警用阻截无人机设置为远程遥控的方式，也可以设置为自动控制的方式，还可以是兼具远程遥控和自动控制并可以在两者间自如切换的方式，同应属于本实施例的说明范围。因此，本身请提供的警用阻截无人机将不限于远程遥控和自动控制等方式，无论是何种方式，应同样能够实现上述对车辆的阻截功能。
38.关于环境图像采集组件20，最基本的是，环境图像采集组件20是采集无人机本体10外部环境的图像信息的部件，其目的是在于采集图像信息。基于环境图像采集组件20采集的图像信息，对无人机本体10的飞行提供参照。
39.结合上述对警用阻截无人机飞行控制方式的说明，可以理解的是，这里的图像信息可以有两种用途路径，例如，可以是将图像信息进一步传送给无人机本体10的操作员，由操作员对无人机本体10进行控制，也可以是将图像信息进一步传送给无人机本体10的自动控制系统，由无人机本体10自动控制，无论是何种方式和路径，均是根据图像信息使无人机本体10进行飞行。
40.需要注意的是，环境图像采集组件20的实现方式有多种，但应满足其对图像信息基本的采集需求，例如各种类型的摄像机。
41.关于对象位置感知组件30，最基本的是，对象位置感知组件30是采集无人机本体10与目标对象的位置信息的部件，其目的是在于采集位置信息。基于对象位置感知组件30采集的位置信息，使无人机本体10与目标对象保持设定位置状态。
42.需要注意的是，对象位置感知组件30的实现方式有多种，但应满足其对位置信息基本的采集需求，即具有测距功能的部件均属于可采用的范围，例如激光雷达，超声波雷达以及能够实现测距的摄像机。
43.在本实施例中，基于环境图像采集组件20的图像信息，对无人机本体10进行的飞行控制是第一步，这里的图像信息是为了对待阻截车辆进行搜索和定位，进而控制无人机本体10飞行至待阻截车辆的位置，需要注意的是，这里的第一步控制可以是远程遥控也可以是自动控制；基于上述第一步，进一步基于对象位置感知组件30的位置信息，对无人机本体10进行第二步控制，这里的位置信息是为了控制无人机本体10与车辆的距离，进而控制无人机本体10与车辆的运动状态近乎或完全同步，即无人机本体10与车辆相对静止这一设定位置状态，无人机本体10与车辆锁定，提高干扰物发射组件40的射击精准度，需要注意的是，这里的第二步控制优选为自动控制，若为远程遥控，可以理解为操作员根据位置信息的实时更新来调整无人机本体10与车辆的距离以维持设定位置状态。
44.关于干扰物发射组件40，最基本的是，干扰物发射组件40是向目标对象的设定区域发射干扰物的部件，其目的是在于发射干扰物。基于无人机本体10与目标对象保持的设定位置状态，干扰物发射组件40在无人机本体10锁定车辆即无人机本体10与车辆相对静止时发射干扰物，能够精确的命中目标对象的设定区域。
45.需要注意的是，干扰物发射组件40的发射情况也可分为远程遥控和自动控制两种，但是为了提高发射的安全性，应采用远程遥控替代自动控制的方式，或在兼具两种方式的情况下提高远程遥控的控制优先级，以人工介入的方式提高安全性。
46.在该警用阻截无人机的使用过程中，首先，利用环境图像采集组件20对无人机本体10外部环境的图像信息进行采集，基于采集的图像信息，使无人机本体10进行飞行；无人机本体10飞行至目标对象处，然后，利用对象位置感知组件30对无人机本体10与目标对象的位置信息进行采集，根据位置信息使无人机本体10与目标对象保持设定位置状态，维持无人机本体10的稳定状态，无人机本体10与目标对象相对静止；最后，利用干扰物发射组件40向目标对象的设定区域发射干扰物，例如使待阻截车辆的前挡风玻璃上形成污块，阻滞和截停车辆。
47.因此，上述警用阻截无人机以无人机向逃逸车辆发射干扰物的方式实现对逃逸车辆的阻滞和截停，具有机动性强、阻截成功率高和安全性高的特点。
48.关于无人机本体10，在一些实施例中，无人机本体10包括机身，机身设置有与环境图像采集组件20、对象位置感知组件30和干扰物发射组件40连接的接口。警用阻截无人机的各个组件以模块化的形式组合装配，无人机本体10上设置的接口有利于各模块的快捷装换。
49.无人机本体10除机身外，还包括动力系统(电机、旋翼11、电调等)、飞控系统、电源等。机身左右方向的两个侧部分别有两个与机身连接的支撑臂，在支撑臂的端部设置电机和旋翼11。
50.需要注意的是，本实施例中的旋翼11形式不唯一，且旋翼11的结构形式和数量形式均不唯一。
51.在传统旋翼11的基础上，为了进一步提高旋翼11的使用效果，在一些实施例中，旋翼11除桨叶111以外还包括位于桨叶111外周的外环112，外环112与桨叶111的边缘固定，此
时的旋翼11为盘型桨叶形式，简称盘型螺旋桨。
52.需要注意的是，旋翼11的设置方式不唯一。例如，桨叶111与外环112可以是一体成型的，也可以是分体装配的，同应属于本实施例的说明范围。优选地，桨叶111与外环112一体式设置。
53.在相关原理的解释中，当桨叶111旋转时，大量的气流通过桨叶111向下流动，由于桨叶111边缘尖部的一部分气流从桨叶111下方向上卷起，又重新进入循环，这就是桨尖涡环。桨尖涡环消耗无人机的功率但不产生升力。而盘式螺旋桨因为在桨叶111的外围有一圈外环112，外环112能够破环卷起气流的方向，使其部分不进入到新的循环，从而提高盘型螺旋桨的效率。
54.另一方面，无人机的噪音主要来自旋翼11，而旋翼11的噪音主要是因为旋转的桨叶111与个桨尖涡相遇干扰产生的噪音。而盘式螺旋桨因为外环112与桨叶111一同旋转，使桨尖涡在外环112的干扰下与桨叶111相遇干扰的部分减少，从而降低无人机的噪音。
55.在一些实施例中，桨叶111为三叶桨。在产生相同升力时，采用三叶桨的旋翼11直径更小，转动惯量更小，因此转速的变化更迅速，具有更强的机动性。相应的，针对警用阻截无人机，旋翼11的最大升力能够达到无人机起飞重量的4倍以上，此时无人机的速度超过140km/h，能够近乎或完全满足不同速度情况下逃逸车辆的阻截需求。
56.综上，该无人机本体10采用新型的盘型螺旋桨，具有静音、高升力，高效率等特点，能够更好的满足警用无人机阻滞截停逃逸车辆的需求；同时，该警用阻截无人机也是一种使用创新盘型静音高升力旋翼的可用于阻滞截停违法车辆的警用无人机。
57.关于环境图像采集组件20，在一些实施例中，环境图像采集组件20安装于无人机本体10的侧部，对象位置感知组件30和干扰物发射组件40安装于无人机本体10的底部。
58.请继续参考图1和图2，以无人机本体10向前飞行时的朝向为前，则环境图像采集组件20安装于无人机本体10的前侧部，环境图像采集组件20的采集范围涵盖无人机本体10的前向范围，有利于对前方的待阻截车辆进行搜索和定位。对象位置感知组件30和干扰物发射组件40安装于无人机本体10的下底部，对象位置感知组件30的采集范围涵盖无人机本体10的下向及后向范围，有利于对后方的待阻截车辆进行锁定，干扰物发射组件40向对象位置感知组件30锁定范围内的待阻截车辆的待干扰区域发射干扰物。
59.示例性的，环境图像采集组件20、干扰物发射组件40和对象位置感知组件30在无人机本体10飞行的水平方向上按序排布。
60.在本实施例中，结合图1和图2，环境图像采集组件20位于无人机本体10的最前侧，干扰物发射组件40和对象位置感知组件30同位于无人机本体10的下侧，对象位置感知组件30位于无人机本体10下侧靠后的位置。
61.在如此设置的方案的一种使用过程中，环境图像采集组件20向前搜索和定位到待阻截车辆，无人机本体10由待阻截车辆后方飞行至待阻截车辆处并超过待阻截车辆，此时无人机本体10位于待阻截车辆前方；对象位置感知组件30向后锁定到待阻截车辆，无人机本体10飞行到待阻截车辆前挡风玻璃的斜上方并与车辆保持相对静止；干扰物发射组件40向待阻截车辆前挡风玻璃发射干扰物，干扰物对前挡风玻璃的透光性等性能造成影响，阻碍待阻截车辆驾驶人视线，迫使其减速和停车。
62.示例性的，环境图像采集组件20包括第一摄像头。
63.在本实施例中，第一摄像头的作用是采集无人机本体10外部环境的图像信息，第一摄像头前置于无人机本体10的前侧部，第一摄像头为前置摄像头。
64.进一步的，环境图像采集组件20还包括安装平台。
65.在本实施例中，第一摄像头安装于安装平台，安装平台与无人机本体10固定，以实现第一摄像头于无人机本体10的前置，安装平台可以是使第一摄像头角度固定的方式，也可以是使第一摄像头角度可调的方式，同应属于本实施例的说明范围。
66.示例性的，安装平台为三轴陀螺稳定平台。
67.在本实施例中，三轴陀螺稳定平台是使被稳定对象的位置能在空间保持给定姿态的陀螺稳定装置，减轻或消除无人机本体10飞行对环境图像采集组件20采集图像信息的影响。
68.关于对象位置感知组件30，在一些实施例中，对象位置感知组件30包括至少两个第二摄像头，至少两个第二摄像头之间设置有间距。
69.在本实施例中，对象位置感知组件30利用两个第二摄像头实现位置信息的采集，其原理是双摄像头对景深的计算，从而实现测距功能。
70.除此以外，对象位置感知组件30也可采用激光雷达，超声波雷达等，同应属于本实施例的说明范围。
71.进一步的，对象位置感知组件30还包括飞行时间(tof)镜头。
72.在本实施例中，对象位置感知组件30包括两个第二摄像头和飞行时间镜头，飞行时间镜头是通过测量红外光线反射时差来计算物体景深的传感器，因此两个第二摄像头结合飞行时间镜头的方案形成位置感知模块，能够更好的对待阻截车辆进行锁定，使得对象位置感知组件30感知无人机本体10与车辆之间的距离和速度差，让无人机本体10始终处于车辆的斜上方，为干扰物发射组件40提供最佳发射的角度和距离。其中，第二摄像头为可见光摄像头。
73.需要注意的是，由于无人机的机动性远远高于车辆，无人机的百公里加速小于1秒，故当车辆做出机动时，无人机通过对象位置感知组件30都能实时的跟随车辆做出相应机动，保持相对静止。
74.关于干扰物发射组件40，在一些实施例中，干扰物发射组件40包括具有扳机的发射器以及用于扣动扳机的动作机构，发射器内填装干扰物，动作机构包括驱动件以及与驱动件相连并由驱动件驱动的凸轮件，凸轮件具有旋转后扣动扳机的凸起结构。
75.需要注意的是，干扰物的形式包括但不限于固液体三态以及是否有外壳包裹。示例性的，发射器为彩弹枪时，干扰物为彩弹。彩弹枪固接于无人机本体10，当发射彩弹时，电机转动，电机带动凸轮件，凸轮件的凸起结构挤压板机时，彩弹枪发射彩弹。
76.在一种具体的实施方式中，以警用阻截无人机为远程遥控为例，无人机使用前置摄像头对目标进行搜寻，通过图传电台，前置摄像头的图像能传输给操作员，当发现目标后，利用自身的速度优势，操作员控制无人机超过待阻截车辆；而后能够探查无人机后面的两颗可见光摄像头进行工作，继续监视待阻截车辆，感知无人机与待阻截车辆之间的距离和速度差，让无人机飞行到待阻截车辆前挡风玻璃的斜上方，并与待阻截车辆保持相对静止；最后操作员控制彩弹枪发射彩弹到待阻截车辆的前挡风玻璃上，彩弹撞击到前挡风玻璃后有效扩散，封闭驾驶室车窗阻碍视线，迫使其降低车速至无法驾驶。
77.该警用阻截无人机为搭载部件的微小型无人机，起飞重量小于20kg。利用小型无人机(穿越机)的高速、高机动性、起降方便、便于隐蔽、成本低廉等优势，搭载轻小型摄像机、轻小型位置感知模块、彩弹枪，组成特种无人机，实现对逃逸车辆的阻滞和截停。
78.需要注意的是，本技术中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
79.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
80.以上对本技术所提供的警用阻截无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种警用阻截无人机，其特征在于，包括：无人机本体，安装有环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件；所述环境图像采集组件，用于采集所述无人机本体外部环境的图像信息，以根据所述图像信息使所述无人机本体进行飞行；所述对象位置感知组件，用于采集所述无人机本体与目标对象的位置信息，以根据所述位置信息使所述无人机本体与目标对象保持设定位置状态；所述干扰物发射组件，用于在所述无人机本体与目标对象保持设定位置状态时向目标对象的设定区域发射干扰物。2.根据权利要求1所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述无人机本体包括：机身，设置有与所述环境图像采集组件、所述对象位置感知组件和所述干扰物发射组件连接的接口；旋翼，设置于与所述机身连接的支撑臂端部。3.根据权利要求2所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述旋翼包括桨叶以及位于所述桨叶外周的外环，所述外环与所述桨叶的边缘固定。4.根据权利要求3所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述桨叶为三叶桨。5.根据权利要求1所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述环境图像采集组件安装于所述无人机本体的侧部，所述对象位置感知组件和所述干扰物发射组件安装于所述无人机本体的底部。6.根据权利要求5所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述环境图像采集组件、所述干扰物发射组件和所述对象位置感知组件在所述无人机本体飞行的水平方向上按序排布。7.根据权利要求1所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述环境图像采集组件包括第一摄像头，所述第一摄像头用于采集所述无人机本体外部环境的图像信息。8.根据权利要求7所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述环境图像采集组件还包括安装平台，所述第一摄像头安装于所述安装平台，所述安装平台与所述无人机本体固定。9.根据权利要求1所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述对象位置感知组件包括飞行时间镜头和至少两个第二摄像头，至少两个所述第二摄像头之间设置有间距。10.根据权利要求1所述的警用阻截无人机，其特征在于，所述干扰物发射组件包括具有扳机的发射器以及用于扣动所述扳机的动作机构，所述发射器内填装干扰物，所述动作机构包括驱动件以及与所述驱动件相连并由所述驱动件驱动的凸轮件，所述凸轮件具有旋转后扣动所述扳机的凸起结构。

技术总结
本申请公开了一种警用阻截无人机，包括无人机本体、环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件，环境图像采集组件、对象位置感知组件和干扰物发射组件安装于无人机本体；环境图像采集组件用于采集无人机本体外部环境的图像信息，以根据图像信息使无人机本体进行飞行；对象位置感知组件用于采集无人机本体与目标对象的位置信息，以根据位置信息使无人机本体与目标对象保持设定位置状态；干扰物发射组件用于在无人机本体与目标对象保持设定位置状态时向目标对象的设定区域发射干扰物。上述警用阻截无人机，以无人机向逃逸车辆发射干扰物的方式实现对逃逸车辆的阻滞和截停，具有机动性强、阻截成功率高和安全性高的特点。的特点。的特点。


技术研发人员：胡伟建 李鑫 卯立新
受保护的技术使用者：军拓智能装备科技（浙江）有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/9