本發(fā)明涉及無人機，特別涉及地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、無人機地勤艙是實現(xiàn)無人自主巡檢系統(tǒng)的關(guān)鍵裝備，需要為巡檢完畢的無人機提供輔助?？?，自主充電等功能。整個控制系統(tǒng)需要良好有序的調(diào)度，面對復雜多樣的地勤艙各機械結(jié)構(gòu)的運動狀態(tài)以及無人機的運動狀態(tài)，如何集成整個控制系統(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃各狀態(tài)與事件顯得尤其重要。因此急需設(shè)計一個針對地勤艙巡檢無人機?？咳蝿?wù)的調(diào)度控制系統(tǒng)及方法。

2、基于此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)及方法，可統(tǒng)籌規(guī)劃整個地勤艙各個狀態(tài)和事件，地勤艙能有序執(zhí)行任務(wù)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明在第一方面提供了一種地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，包括：

4、被控系統(tǒng)：包含與無人機通信的上位機、與上位機通信的下位機、與下位機連接的地勤艙的多個執(zhí)行機構(gòu)、以及分布在地勤艙、執(zhí)行機構(gòu)、和/或無人機上的多個不同種類的傳感器；各個傳感器分別收集地勤艙環(huán)境、無人機和/或執(zhí)行機構(gòu)的當前狀態(tài)；

5、信號轉(zhuǎn)化模塊：用于將被控系統(tǒng)中的多個傳感器收集的傳感信號轉(zhuǎn)化為抽象信號，抽象為離散事件并輸入至上層任務(wù)規(guī)劃器中；

6、上層任務(wù)規(guī)劃器，用于對離散事件進行分析與處理，得到下一步的地勤艙行為指令，并輸出至被控系統(tǒng)的上位機中；上位機根據(jù)指令向下位機和無人機發(fā)送相應(yīng)運動指令，下位機根據(jù)相應(yīng)的運動控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的運動。

7、進一步的，上層任務(wù)規(guī)劃器通過建立自動機模型對地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度進行規(guī)劃控制，具體包括如下：

8、確定狀態(tài)集合，為多個執(zhí)行機構(gòu)分別設(shè)置狀態(tài)，形成狀態(tài)集合；其中所述執(zhí)行機構(gòu)包括艙門開關(guān)裝置、平臺升降裝置、夾緊裝置、無人機充電裝置、無人機數(shù)據(jù)下載裝置；

9、確定事件集合，為地勤艙的多個執(zhí)行機構(gòu)、無人機、中央調(diào)度中心分別設(shè)置事件，形成多個地勤艙事件、無人機事件、中央調(diào)度中心事件；

10、建立邏輯關(guān)系，基于自動機模型規(guī)定的形式化描述，將各狀態(tài)和事件之間建立邏輯，對地勤艙系統(tǒng)調(diào)度任務(wù)建立模型。

11、本發(fā)明在第二方面提供了一種雙層調(diào)度控制系統(tǒng)，采用雙層調(diào)度控制架構(gòu)，第一層采用地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)；第二層為中央調(diào)度系統(tǒng)，作為中央調(diào)度中心向地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)發(fā)送調(diào)度指令。

12、本發(fā)明在第三方面提供了一種控制方法，對地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)進行控制以被控系統(tǒng)作為調(diào)度控制方法的執(zhí)行主體，包括如下：

13、s00初始狀態(tài)時，不斷向中央調(diào)度中心回傳來自多個傳感器和無人機的信息；

14、s01在接收到中央調(diào)度中心發(fā)送的開艙門信號，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的艙門開關(guān)裝置執(zhí)行開艙門任務(wù)；

15、s02在接收到開艙門成功的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的平臺升降裝置將停機平臺上升；在接收到開艙門未成功的反饋時，執(zhí)行靜默；

16、s03在接收到平臺上升成功的反饋時，向無人機告知可以降落的信息；在接收到平臺上升未成功的反饋時，執(zhí)行靜默；

17、s04在接收到無人機發(fā)送的降落完成指令時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的夾緊裝置用其推桿機構(gòu)夾緊無人機；

18、s05在接收到夾緊裝置的推桿機構(gòu)已經(jīng)夾緊的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的平臺升降裝置將停機平臺下降；在接收到夾緊裝置的推桿機構(gòu)沒有夾緊的反饋時，執(zhí)行靜默；

19、s06在接收到平臺下降成功的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的艙門開關(guān)裝置執(zhí)行關(guān)艙門任務(wù)；在接收到平臺下降未成功的反饋時，執(zhí)行靜默；

20、s07在接收到關(guān)艙門成功的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的無人機充電裝置給無人機充電，同時控制執(zhí)行機構(gòu)之一的無人機數(shù)據(jù)下載裝置下載無人機數(shù)據(jù)；在接收到關(guān)艙門未成功的反饋時，執(zhí)行靜默；

21、s08在接收到無人機充電完成且無人機數(shù)據(jù)下載完成的反饋時，向中央調(diào)度中心回傳無人機處于就緒狀態(tài)；

22、s09在接收到中央調(diào)度中心發(fā)送的無人機起飛信號時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的夾緊裝置用其推桿機構(gòu)松開無人機；

23、s10在接收到夾緊裝置的推桿完全成功松開的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的艙門開關(guān)裝置執(zhí)行開艙門任務(wù)；在接收到夾緊裝置的推桿未完全成功松開的反饋時，執(zhí)行靜默；

24、s11在接收到開艙門成功的反饋時，向無人機告知可以起飛的信息；在接收到開艙門未成功的反饋時，執(zhí)行靜默；

25、s12在接收到無人機起飛完成的反饋時，控制執(zhí)行機構(gòu)之一的艙門開關(guān)裝置執(zhí)行關(guān)艙門任務(wù)；

26、s13在接收到關(guān)艙門成功的反饋時，回到初始狀態(tài)；在接收到關(guān)艙門未成功的反饋時，執(zhí)行靜默。

27、本發(fā)明在第四方面提供了另一種控制方法，對地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)進行控制，以被控系統(tǒng)作為調(diào)度控制方法的執(zhí)行主體。在前一種控制方法的基礎(chǔ)上，增加故障處理策略，如下：

28、一旦某項任務(wù)被判定失敗，上位機在接收到未成功(失敗)的反饋時，如果未成功(失敗)小于等于n次則控制重復執(zhí)行，以確保偶然性失誤不影響系統(tǒng)正常運行；如果未成功(失敗)超過n次，則進入故障狀態(tài)執(zhí)行靜默，不進行任何操作，等待人工維修。此外，如果無人機充電時檢測到故障，上位機將立即發(fā)送切斷充電器電源的指令，切斷充電器電源。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

30、(1)本發(fā)明通過設(shè)置包含上位機、下位機和分布在地勤艙、執(zhí)行機構(gòu)、無人機上的多個不同種類的傳感器的被控系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)化模塊和上層任務(wù)規(guī)劃器，首先由被控系統(tǒng)中的多種傳感器收集無人機與地勤艙的當前狀態(tài)，然后將各種傳感信號抽象為離散事件，輸入到上層任務(wù)規(guī)劃器中，由上層任務(wù)規(guī)劃器進行分析與處理，得到下一步的地勤艙行為指令，輸出到被控系統(tǒng)中，從而形成控制的閉環(huán)控制，可統(tǒng)籌規(guī)劃整個地勤艙各個狀態(tài)和事件，地勤艙能有序執(zhí)行任務(wù)，實現(xiàn)良好有序的調(diào)度。

31、(2)本發(fā)明采用自動機模型設(shè)計了上層任務(wù)規(guī)劃器，對下層運動控制器(上位機和下位機)進行控制，控制地勤艙中的各個執(zhí)行機構(gòu)的運動，實現(xiàn)地勤艙根據(jù)無人機的降落起飛需求，有序、可靠地完成相應(yīng)的任務(wù)，為巡檢的無人機提供有保障的輔助?？?。

技術(shù)特征：

1.地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個不同種類的傳感器包括外部環(huán)境傳感器、四旋翼內(nèi)部傳感器和驅(qū)動器傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，所述上層任務(wù)規(guī)劃器通過建立自動機模型對地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度進行規(guī)劃控制，具體包括如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)集合包括地勤艙系統(tǒng)任務(wù)在未受控時的正常工作狀態(tài)集合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述事件集合包括地勤艙系統(tǒng)任務(wù)在未受控時的事件集合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)集合包括地勤艙系統(tǒng)任務(wù)在故障時的應(yīng)急故障狀態(tài)集合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述事件集合包括地勤艙系統(tǒng)任務(wù)在故障時的故障事件。

8.一種雙層調(diào)度控制系統(tǒng)，其特征在于：采用雙層調(diào)度控制架構(gòu)，第一層采用權(quán)利要求1至7任一項所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)；第二層為中央調(diào)度系統(tǒng)，作為中央調(diào)度中心向地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)發(fā)送調(diào)度指令。

9.一種控制方法，對權(quán)利要求1至5、8任一項所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)進行控制，其特征在于，以被控系統(tǒng)作為調(diào)度控制方法的執(zhí)行主體，包括如下：

10.一種控制方法，對權(quán)利要求1至8任一項所述的地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)進行控制，其特征在于，以被控系統(tǒng)作為調(diào)度控制方法的執(zhí)行主體，包括如下：上位機在接收到未成功的反饋時，如果未成功小于等于n次則控制重復執(zhí)行，以確保偶然性失誤不影響系統(tǒng)正常運行；如果未成功超過n次，則進入故障狀態(tài)執(zhí)行靜默，不進行任何操作，等待人工維修。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種地勤艙無人機巡檢任務(wù)調(diào)度控制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過設(shè)置包含上位機、下位機、分布在地勤艙、執(zhí)行機構(gòu)、無人機上的多個不同種類的傳感器的被控系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)化模塊和上層任務(wù)規(guī)劃器，首先由被控系統(tǒng)中的多種傳感器收集無人機與地勤艙的當前狀態(tài)，然后將各種傳感信號抽象為離散事件，輸入到上層任務(wù)規(guī)劃器中，由上層任務(wù)規(guī)劃器進行分析與處理，得到下一步的地勤艙行為指令，輸出到被控系統(tǒng)中，從而形成控制的閉環(huán)控制，可統(tǒng)籌規(guī)劃整個地勤艙各個狀態(tài)和事件，地勤艙能有序執(zhí)行任務(wù)，實現(xiàn)良好有序的調(diào)度。

技術(shù)研發(fā)人員：羅欣,沈逸,唐其鵬,沈安文,徐金榜
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18