一種用于無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及無人機(jī)編隊(duì)飛行控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于單無人機(jī)所搭載的設(shè)備有限，而編隊(duì)作業(yè)的無人機(jī)可以分散掛載設(shè)備，同樣架數(shù)編隊(duì)飛行的無人機(jī)可以攜帶更多的設(shè)備，編隊(duì)飛行也能節(jié)省能源。無人機(jī)編隊(duì)飛行是無人機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]本發(fā)明就是在這樣的背景下，發(fā)明一種用于無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)較以往方案相比的最大不同在于將編隊(duì)控制的任務(wù)與自動(dòng)駕駛儀分開在兩個(gè)不同的設(shè)備上。將編隊(duì)控制的任務(wù)由一個(gè)叫做編隊(duì)控制器的裝置完成，這樣做的好處一是減少自動(dòng)駕駛儀的處理負(fù)擔(dān)，二是當(dāng)編隊(duì)控制要求改變時(shí)，原有的自動(dòng)駕駛儀不必作任何改動(dòng)，只需開發(fā)編隊(duì)控制器即可。最大程度的利用現(xiàn)有的自動(dòng)駕駛技術(shù)，集中精力開發(fā)編隊(duì)控制器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種用于無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多架無人機(jī)按照地面控制站的規(guī)劃進(jìn)行自主起飛、編隊(duì)飛行和自主著陸。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)長機(jī)編隊(duì)控制裝置、多個(gè)僚機(jī)編隊(duì)控制裝置和一個(gè)地面裝置。
[0006]所述長機(jī)編隊(duì)控制裝置包括:長機(jī)編隊(duì)控制器、長機(jī)自動(dòng)駕駛儀、長機(jī)地面通訊電臺(tái)和長機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)；所述長機(jī)自動(dòng)駕駛儀、長機(jī)地面通訊電臺(tái)和長機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)分別與長機(jī)編隊(duì)控制器相連；
所述長機(jī)編隊(duì)控制器包括:衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面站通訊電臺(tái)接口、編隊(duì)通訊電臺(tái)接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Stat1n)接口和一套長機(jī)編隊(duì)控制器軟件；所述地面站通訊電臺(tái)接口與長機(jī)地面通訊電臺(tái)連接；所述編隊(duì)通訊電臺(tái)接口與長機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)連接；所述GNSS接口和GCS (Ground Control Stat1n)接口分別與長機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接；一套長機(jī)編隊(duì)控制器軟件，作用于長機(jī)編隊(duì)控制器各個(gè)接口和模塊；
所述僚機(jī)編隊(duì)控制裝置包括:僚機(jī)編隊(duì)控制器、僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀和僚機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)；所述僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀和僚機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)分別與僚機(jī)編隊(duì)控制器相連；
所述僚機(jī)編隊(duì)控制器包括:衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、編隊(duì)通訊電臺(tái)接口、SBUS接口、GNSS接口、GCS (Ground Control Stat1n)接口和一套僚機(jī)編隊(duì)控制器軟件；所述編隊(duì)通訊電臺(tái)接口與僚機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)連接；所述SBUS接口、GNSS接口和GCS (Ground Control Stat1n)接口分別與僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接；一套僚機(jī)編隊(duì)控制器軟件，作用于僚機(jī)編隊(duì)控制器各個(gè)接口和模塊；
所述地面裝置包括地面控制站和地面差分基站，地面控制站與地面通訊電臺(tái)連接，地面差分基站與地面差分電臺(tái)相連。
[0007]—種用于無人機(jī)編隊(duì)飛行的控制系統(tǒng)，其控制方法為，
所述長機(jī)編隊(duì)控制器的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，選用市場上較成熟的產(chǎn)品，能夠接收美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、日本的QZSS或中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信息，長機(jī)編隊(duì)控制器從中選擇一種或者結(jié)合多種導(dǎo)航信息，得到最為可靠和準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息，從而解算出長機(jī)所在位置信息，并將該信息以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式打包，作為差分算法的一個(gè)輸入。
[0008]所述長機(jī)編隊(duì)控制器的地面通訊電臺(tái)接口，與所述地面通訊電臺(tái)連接，用于接收地面控制站發(fā)來的控制指令和發(fā)送編隊(duì)的飛行信息，長機(jī)編隊(duì)控制器根據(jù)該接口獲取的地面站的控制指令來進(jìn)行任務(wù)的重規(guī)劃與重分配，同時(shí)也將獲取的編隊(duì)飛行信息傳送給地面站，供地面監(jiān)控。
[0009]所述長機(jī)編隊(duì)控制器的編隊(duì)通訊電臺(tái)接口，與所述長機(jī)編隊(duì)通訊電臺(tái)連接，用于編隊(duì)內(nèi)組網(wǎng)通信。通過該接口，編隊(duì)控制器發(fā)送編隊(duì)控制指令、分配各個(gè)僚機(jī)任務(wù)、廣播本機(jī)的飛行信息，獲取編隊(duì)中其它無人機(jī)的飛行參數(shù)，并將處理過的參數(shù)通過地面站通訊電臺(tái)接口傳送給地面。
[0010]所述長機(jī)編隊(duì)控制器的NSS接口，與所述長機(jī)的無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接，用于輸出長機(jī)自動(dòng)駕駛儀所需的定位信息，起飛著陸階段，該定位信息由編隊(duì)控制器通過由衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲得的位置信息與地面差分基站之間作差分算法，得到精確的定位信息，并將該定位信息通過GNSS接口傳給長機(jī)的自動(dòng)駕駛儀。編隊(duì)飛行時(shí)，定位信息僅由長機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲得。
[0011]所述長機(jī)編隊(duì)控制器的GCS (Ground Control Stat1n)接口與所述長機(jī)的無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接，用于與所述的長機(jī)自動(dòng)駕駛儀通信，長機(jī)編隊(duì)控制器通過該接口向長機(jī)自動(dòng)駕駛儀發(fā)送飛行航跡和飛行任務(wù)，同時(shí)接收自動(dòng)駕駛儀傳來的飛行狀態(tài)參數(shù)。
[0012]所述長機(jī)編隊(duì)控制器軟件，包括地面站通信、編隊(duì)通訊、GNSS串口通信、RTK差分算法、獲取衛(wèi)導(dǎo)模塊信息和飛行模式切換管理。飛行模式包括:飛行設(shè)置，飛行自檢，自主起飛，編隊(duì)聚合，編隊(duì)飛行，隊(duì)形保持，隊(duì)形變換，編隊(duì)解聚，自主著陸。其中飛行設(shè)置和飛行自檢在起飛前，編隊(duì)飛行、隊(duì)形保持、隊(duì)形變換、編隊(duì)解聚是在飛行過程中。
[0013]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器的衛(wèi)星導(dǎo)航模塊，該模塊選用市場上較成熟的產(chǎn)品，能夠接收美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、日本的QZSS或中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信息，僚機(jī)編隊(duì)控制器從中選擇一種或者結(jié)合多種導(dǎo)航信息，得到最為可靠和準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息，從而解算出僚機(jī)所在位置信息，并將該信息以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式打包，作為差分定位算法的一個(gè)輸入。
[0014]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器的編隊(duì)通訊電臺(tái)接口，與所述僚機(jī)的編隊(duì)通訊電臺(tái)連接，用于編隊(duì)內(nèi)組網(wǎng)通信，通過該接口，僚機(jī)編隊(duì)控制器接收長機(jī)的編隊(duì)控制指令和任務(wù)、獲取編隊(duì)中其它無人機(jī)的飛行參數(shù)，同時(shí)廣播本機(jī)的飛行信息。僚機(jī)通過該電臺(tái)與長機(jī)實(shí)現(xiàn)偽距差分定位。
[0015]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器的SBUS接口，與所述僚機(jī)的無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接，用于輸出僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀所需的控制信號(hào)。通過該接口控制僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀的工作模式，在起飛著陸階段，自動(dòng)駕駛儀工作在自主起飛著陸模式；在編隊(duì)飛行階段，自動(dòng)駕駛儀工作在增穩(wěn)模式。
[0016]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器的GNSS接口，與所述僚機(jī)的無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接，用于僚機(jī)在起飛著陸階段，或者不再編隊(duì)狀態(tài)下，輸出給僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀所需的定位信息。
[0017]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器的GCS (Ground Control Stat1n)接口與所述僚機(jī)的無人機(jī)自動(dòng)駕駛儀連接，用于與所述的僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀通信。僚機(jī)編隊(duì)控制器通過該接口向僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀發(fā)送飛行任務(wù)，同時(shí)接收僚機(jī)自動(dòng)駕駛儀傳來的飛行狀態(tài)參數(shù)。
[0018]所述僚機(jī)編隊(duì)控制器軟件，包括編隊(duì)通訊、GNSS串口通信、SBUS遙控指令、RTK差分算法、偽距差分算法、獲取衛(wèi)導(dǎo)模塊信息和飛行模式切換管理。飛行模式包括:飛行設(shè)置，飛行自檢，自主起飛，編隊(duì)聚合，編隊(duì)飛行，隊(duì)形保持，隊(duì)形變換，編隊(duì)解聚，自主著陸。其中飛行設(shè)置和飛行自檢在起飛前，編隊(duì)飛行、隊(duì)形保持、隊(duì)形變換、編隊(duì)解聚是在飛行過程中。隨著飛行模式的不同，用于定位的差分算法也不同。起飛和著陸時(shí)采用RTK定位，編隊(duì)飛行過程中采用偽距差分算法定位，編隊(duì)飛行過程中