无人机威胁公共安全事件频发。对于完全自主的无人机的入侵，传统的方法如射频干扰和GPS屏蔽可能会失效。本研究提出一种方案，使用捷联单目相机的自主多旋翼无人机来拦截入侵目标。创新点包括：

• 提出基于图像的视觉伺服（IBVS）高速拦截方案，解决了相机固定安装在机身上时飞机运动与特征点成像之间的耦合难题。确保了在高速和大机动拦截控制过程中，目标始终在摄像机的视野范围内。
• 提出一种延迟滤波（DKF）方案，解决相机成像过程中的延迟、帧率低的问题。
• 实验验证了算法的有效性。我们的自主多旋翼在机载处理下，以超过 20m/s 的速度高速飞行拦截目标，最大俯仰角达到 50°。

如何让自主无人机像人类飞手一样，在拦截失败后还能主动发起后续拦截，对目标紧追不舍？本研究提出了一种增强型自主无人机拦截方法，利用球面成像模型和基于图像的视觉伺服（IBVS）技术，提高拦截综合成功率。创新点包括：

• 在蒙特卡洛定位（MCL）框架内引入持续拦截策略，根据观测信息与估计状态的一致性生成目标概率分布，从而有效解决测量数据缺失的问题；
• 开发适用于首次和持续拦截阶段的基于视觉伺服的统一控制方法；
• 实验验证了算法的有效性。显著提高拦截成功率。

将单机拦截扩展至集群对抗领域。涉及到多视角目标估计、弱通信条件下集群任务分配问题。创新点包括：

• 提出基于图博弈的集群任务分配方法，弱通信条件下通过主动观测完成自主决策；
• 提出群视角多目标估计方法，利用多旋翼集群的对极几何和动力学特性提高目标定位精度；
• 实验验证了算法的有效性。仅使用主动视觉和机载计算实现了蜂群合作拦截。

负责室内自主无人机集群软件架构开发，无人机集群控制算法和基于图像伺服的无人机自主打击技术研究。

• 构建全套软件系统框架，北航团队负责集群飞行控制，联合上海交大和南开团队完成感知和决策形成闭环；
• 应用虚拟管道理论构建集群打击走廊，实现在室内环境集群快速搜索打击；
• sim2real快速迭代，应用机载处理器和飞控进行硬件在环仿真，相同代码快速部署飞行实验；
• 实现国内领先的室内10机自主无人机协同搜索打击任务。

基于模型—软件在环仿真—硬件在环仿真—实飞实验顺序，构建高逼真的无人机全流程开发平台RflySim (https://rflysim.com/)。

• 从UE4引擎获取渲染图像；设计Python和C++接口，实现环境交互和控制指令与飞机通信；
• 服务于实验室项目开发，已推广至全国多所高校和科研院所。