多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)及其編隊(duì)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于飛行控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)及編隊(duì)控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無人機(jī)是信息化的高技術(shù)武器裝備特別適用于未來信息化戰(zhàn)爭，微小型無人機(jī)以 其尺寸小、機(jī)動(dòng)靈活、成本低等優(yōu)勢(shì)在軍、民領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。然而受制于載荷 限制，單個(gè)無人機(jī)搭載的相機(jī)等傳感器受制于視場角、遮擋等限制，無法完成快速、精確、全 局的信息獲取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)及其編隊(duì)控制方法，以解決 目前單無人機(jī)對(duì)地觀測效率低、成本高的問題。
[0004] 本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，包括若干個(gè)無 人機(jī)，在地面設(shè)置若干個(gè)地面站與各個(gè)無人機(jī)一一對(duì)應(yīng)，各個(gè)地面站之間通過任務(wù)管理機(jī) 進(jìn)行信息交互；
[0005] 無人機(jī)發(fā)送航點(diǎn)信息至對(duì)應(yīng)的地面站；各個(gè)地面站用于接收對(duì)應(yīng)無人機(jī)發(fā)送來的 航點(diǎn)信息，并將航點(diǎn)信息發(fā)送至任務(wù)管理機(jī)；任務(wù)管理機(jī)用于接收各個(gè)地面站發(fā)送來的航 點(diǎn)信息，并根據(jù)航點(diǎn)信息對(duì)各個(gè)無人機(jī)進(jìn)行隊(duì)形控制。
[0006] 進(jìn)一步的，無人機(jī)上均設(shè)有飛行控制器，各個(gè)飛行控制器均用于加載航點(diǎn)信息并 將其發(fā)送至對(duì)應(yīng)的地面站。
[0007] 進(jìn)一步的，每個(gè)無人機(jī)上均設(shè)有傳感器，各個(gè)傳感器均通過圖傳發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 到多路視頻處理系統(tǒng)，多路視頻處理系統(tǒng)與任務(wù)管理機(jī)交互。
[0008] 進(jìn)一步的，任務(wù)管理機(jī)包括相互通信連接的飛行任務(wù)接口模塊和DDS飛行任務(wù)數(shù) 據(jù)解析中心；
[0009] 飛行任務(wù)接口模塊，用于規(guī)劃無人機(jī)的編隊(duì)指令，并將編隊(duì)指令發(fā)送至DDS飛行 任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心，還用于接收DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心反饋的無人機(jī)的實(shí)時(shí)編隊(duì)信 息，以調(diào)整飛行任務(wù)接口模塊規(guī)劃的編隊(duì)指令；
[0010] DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心，用于接收飛行任務(wù)接口模塊發(fā)送來的編隊(duì)指令，并將 接收到的編隊(duì)指令通過地面站發(fā)送至對(duì)應(yīng)的無人機(jī)的飛行控制器，還用于將各個(gè)無人機(jī)反 饋回來的無人機(jī)的實(shí)時(shí)編隊(duì)信息發(fā)送給飛行任務(wù)接口模塊。
[0011] 進(jìn)一步的，無人機(jī)的編隊(duì)指令包括無人機(jī)的隊(duì)形、航線和/或速度，傳感器的指令 信息包括傳感器的狀態(tài)和位姿。
[0012] 本發(fā)明提供的第二種技術(shù)方案是，前述觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，由任務(wù)管理機(jī) 中的飛行任務(wù)接口模塊規(guī)劃無人機(jī)的編隊(duì)指令和傳感器的指令信息，并將無人機(jī)的編隊(duì)指 令和傳感器的指令信息經(jīng)對(duì)應(yīng)的地面站上傳到對(duì)應(yīng)的無人機(jī)。
[0013] 進(jìn)一步的，無人機(jī)的編隊(duì)指令經(jīng)對(duì)應(yīng)地面站發(fā)送至對(duì)應(yīng)飛行控制器上，由飛行控 制器生成相應(yīng)的機(jī)動(dòng)指令來控制無人機(jī)以相應(yīng)的速度飛到相應(yīng)的位置；傳感器的指令信息 經(jīng)對(duì)應(yīng)地面站發(fā)送至對(duì)應(yīng)無人機(jī)的飛行控制器上，并由飛行控制器把指令傳遞給傳感器。
[0014] 進(jìn)一步的，無人機(jī)由操作人員通過遙控器手動(dòng)起飛，待飛行平穩(wěn)后手動(dòng)切入到自 動(dòng)模式，由地面站發(fā)送的控制指令進(jìn)行機(jī)動(dòng)飛行。
[0015] 進(jìn)一步的，每個(gè)地面站和與其對(duì)應(yīng)的無人機(jī)上均設(shè)置有一組通信電臺(tái)，每組通信 電臺(tái)的頻率一致，各組通信電臺(tái)之間的頻率不同。
[0016] 進(jìn)一步的，無人機(jī)的編隊(duì)指令和傳感器的指令信息均采用分布式數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議， 以自定義的數(shù)據(jù)格式傳送給對(duì)應(yīng)的地面站，自定義的數(shù)據(jù)格式見表：
[0017] 表L自定義的數(shù)據(jù)格式
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個(gè)無人機(jī)（I)，在地面設(shè)置若干 個(gè)地面站（2)與所述的各個(gè)無人機(jī)（1) 一一對(duì)應(yīng)，所述各個(gè)地面站（2)之間通過任務(wù)管理 機(jī)（3)進(jìn)行信息交互； 所述無人機(jī)（1)發(fā)送航點(diǎn)信息至對(duì)應(yīng)的地面站（2);所述的各個(gè)地面站（2)用于接收 對(duì)應(yīng)無人機(jī)（1)發(fā)送來的航點(diǎn)信息，并將所述航點(diǎn)信息發(fā)送至任務(wù)管理機(jī)（3);所述任務(wù)管 理機(jī)（3)用于接收各個(gè)地面站（2)發(fā)送來的航點(diǎn)信息，并根據(jù)所述航點(diǎn)信息對(duì)各個(gè)無人機(jī) (1)進(jìn)行隊(duì)形控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述無人機(jī)（1) 上均設(shè)有飛行控制器（4)，所述各個(gè)飛行控制器（4)均用于加載航點(diǎn)信息并將其發(fā)送至對(duì) 應(yīng)的地面站（2)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述無人機(jī) (1)上均設(shè)有傳感器（5)，所述各個(gè)傳感器（5)均通過圖傳發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到多路視頻處理 系統(tǒng)（6)，所述的多路視頻處理系統(tǒng)（6)與任務(wù)管理機(jī)（3)交互。
4. 如權(quán)利要求3所述的多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述的任務(wù)管理機(jī) ⑶包括相互通信連接的飛行任務(wù)接口模塊（7)和DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心⑶； 所述的飛行任務(wù)接口模塊（7)，用于規(guī)劃無人機(jī)的編隊(duì)指令，并將所述的編隊(duì)指令發(fā)送 至DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心（8)，還用于接收DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心（8)反饋的無人 機(jī)⑴的實(shí)時(shí)編隊(duì)信息，以調(diào)整飛行任務(wù)接口模塊（7)規(guī)劃的編隊(duì)指令； 所述的DDS飛行任務(wù)數(shù)據(jù)解析中心（8)，用于接收所述的飛行任務(wù)接口模塊（7)發(fā)送 來的編隊(duì)指令，并將接收到的編隊(duì)指令通過地面站（2)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的無人機(jī)的飛行控制器 (4)，還用于將各個(gè)無人機(jī)（1)反饋回來的無人機(jī)（1)的實(shí)時(shí)編隊(duì)信息發(fā)送給飛行任務(wù)接口 模塊（7)。
5. 如權(quán)利要求4所述的所述的多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)，其特征在于，所述的無人 機(jī)（1)的編隊(duì)指令包括無人機(jī)的隊(duì)形、航線和/或速度，所述的傳感器（5)的指令信息包括 傳感器的狀態(tài)和位姿。
6. 如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，其特征在于，由所 述任務(wù)管理機(jī)（3)中的飛行任務(wù)接口模塊（7)規(guī)劃無人機(jī)（1)的編隊(duì)指令和傳感器（5)的 指令信息，并將所述的無人機(jī)（1)的編隊(duì)指令和傳感器（5)的指令信息經(jīng)對(duì)應(yīng)的地面站（2) 上傳到對(duì)應(yīng)的無人機(jī)（1)。
7. 如權(quán)利要求6所述的所述的觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，其特征在于，所述的無人機(jī) (1)的編隊(duì)指令經(jīng)對(duì)應(yīng)地面站⑵發(fā)送至對(duì)應(yīng)飛行控制器⑷上，由所述的飛行控制器（4) 生成相應(yīng)的機(jī)動(dòng)指令來控制無人機(jī)（1)以相應(yīng)的速度飛到相應(yīng)的位置；所述的傳感器（5) 的指令信息經(jīng)對(duì)應(yīng)地面站（2)發(fā)送至對(duì)應(yīng)無人機(jī)（1)的飛行控制器（4)上，并由所述的飛 行控制器（4)把指令傳遞給傳感器（5)。
8. 如權(quán)利要求6所述的所述的觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，其特征在于，所述的無人機(jī) (1)由操作人員通過遙控器手動(dòng)起飛，待飛行平穩(wěn)后手動(dòng)切入到自動(dòng)模式，由地面站（2)發(fā) 送的控制指令進(jìn)行機(jī)動(dòng)飛行。
9. 如權(quán)利要求6所述的所述的觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，其特征在于，所述的每個(gè)地 面站（2)和與其對(duì)應(yīng)的無人機(jī)（1)上均設(shè)置有一組通信電臺(tái)，所述的每組通信電臺(tái)的頻率 一致，所述的各組通信電臺(tái)之間的頻率不同。
10.如權(quán)利要求6所述的所述的觀測系統(tǒng)的編隊(duì)控制方法，其特征在于，所述的無人機(jī) (1)的編隊(duì)指令和傳感器（5)的指令信息均采用分布式數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議，以自定義的數(shù)據(jù)格 式傳送給對(duì)應(yīng)的地面站（2)，所述的自定義的數(shù)據(jù)格式見表1 : 表1.自定義的數(shù)據(jù)格式
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多無人機(jī)集群對(duì)地觀測系統(tǒng)及其編隊(duì)控制方法，包括若干個(gè)無人機(jī)，在地面設(shè)置若干個(gè)地面站與各個(gè)無人機(jī)一一對(duì)應(yīng)，各個(gè)地面站之間通過任務(wù)管理機(jī)進(jìn)行信息交互；無人機(jī)發(fā)送航點(diǎn)信息至對(duì)應(yīng)的地面站；各個(gè)地面站用于接收對(duì)應(yīng)無人機(jī)發(fā)送來的航點(diǎn)信息，并將航點(diǎn)信息發(fā)送至任務(wù)管理機(jī)；任務(wù)管理機(jī)用于接收各個(gè)地面站發(fā)送來的航點(diǎn)信息，并根據(jù)航點(diǎn)信息對(duì)各個(gè)無人機(jī)進(jìn)行隊(duì)形控制，該系統(tǒng)和方法能夠通過精密編隊(duì)實(shí)現(xiàn)在多種環(huán)境下的多模式、多角度、高可靠的數(shù)據(jù)獲取能力，操作簡單、高效，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
【IPC分類】G05D1-10
【公開號(hào)】CN104820431
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510233143
【發(fā)明人】唐統(tǒng)國, 侯俊, 趙春暉, 呂洋, 朱海鋒, 張慶春, 姜珊, 祝凱旋
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日