一種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，無(wú)人機(jī)的多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制受到國(guó)際關(guān)注。多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制是指按照某種控制方式操控多架無(wú)人機(jī)編組飛行，為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求，對(duì)任意陣型產(chǎn)生、變化和保持，其中包括飛行任務(wù)的路徑規(guī)劃和組織，具有偵查范圍廣、搜索范圍廣、可同時(shí)執(zhí)行多重任務(wù)、減少動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)人機(jī)的多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制是未來(lái)無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。國(guó)外對(duì)多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制有了很高的研究水平，并正朝著工業(yè)量產(chǎn)方向努力中。相比國(guó)外，國(guó)內(nèi)則停留在初期研究階段，對(duì)多機(jī)協(xié)同飛行控制與編組方法研究有著很大發(fā)展空間和研究需要。多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制的研究涉及到熱力學(xué)、仿生學(xué)、自動(dòng)控制等不同領(lǐng)域，需要跨領(lǐng)域進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。
[0003]多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制的研究涉及到空氣動(dòng)力、傳感器、電子、計(jì)算機(jī)、控制、通信及人工智能等多個(gè)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的交叉，所以無(wú)人機(jī)的多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制方法研究是十分復(fù)雜的。不同國(guó)家的無(wú)人機(jī)研究人員們?cè)诙鄼C(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制領(lǐng)域里有了不錯(cuò)的研究成果，但應(yīng)用于實(shí)際多機(jī)協(xié)同作業(yè)編組與控制的開(kāi)發(fā)卻為數(shù)不多，有著巨大的研究開(kāi)發(fā)空間。
[0004]多機(jī)協(xié)同作業(yè)控制是最近幾年開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)較為火熱的研究?jī)?nèi)容，主要是研究如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同控制，并完成空中作業(yè)。各個(gè)國(guó)家研究人員對(duì)多機(jī)協(xié)同理論研究較為多，由于涉及領(lǐng)域較多，難易程度較高，應(yīng)用于實(shí)際開(kāi)發(fā)的屈指可數(shù)，多機(jī)協(xié)同作業(yè)控制有著廣闊的發(fā)展前景。
[0005]無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)控制中的一個(gè)非常重要的問(wèn)題是防止無(wú)人機(jī)間相互碰撞，這關(guān)系到無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)的安全，然而，目前還沒(méi)有特別有效可靠技術(shù)手段解決無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)中的相互碰撞問(wèn)題，嚴(yán)重影響了作業(yè)安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)，可使多無(wú)人機(jī)協(xié)同編組飛行作業(yè)中各無(wú)人機(jī)的飛行方向保持平行，降低發(fā)生相互碰撞的可能性。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)，包括地面控制系統(tǒng)和若干無(wú)人機(jī)，所述地面控制系統(tǒng)用于發(fā)射飛行控制指令，所述無(wú)人機(jī)上安裝有飛控主板，各無(wú)人機(jī)通過(guò)其飛控主板接收所述飛行控制指令并根據(jù)所述飛行控制指令飛行，所述飛行控制指令中包含飛行航向，各無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各無(wú)人機(jī)均按照該飛行航向飛行；
[0008]所述無(wú)人機(jī)上還安裝有與所述飛控主板連接的三軸電子羅盤(pán)，所述飛控主板通過(guò)所述三軸電子羅盤(pán)實(shí)時(shí)檢測(cè)所述無(wú)人機(jī)的實(shí)際飛行航向，并調(diào)整所述無(wú)人機(jī)的實(shí)際飛行航向，使其時(shí)刻保持與所述飛行航向指令中的飛行航向相同。
[0009]進(jìn)一步地，所述飛行航向指令中的飛行航向以電子羅盤(pán)度數(shù)表示。
[0010]進(jìn)一步地，所述飛行控制指令中包括飛行軌跡，所述地面控制系統(tǒng)根據(jù)各無(wú)人機(jī)當(dāng)前所在位置及所述飛行軌跡實(shí)時(shí)調(diào)整所述飛行航向指令中的飛行航向。
[0011 ]進(jìn)一步地，各無(wú)人機(jī)中，其中一個(gè)為主無(wú)人機(jī)，其余為從無(wú)人機(jī)，當(dāng)?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)改變所述飛行控制指令中的飛行航向時(shí)，所述主無(wú)人機(jī)的飛控主板控制所述主無(wú)人機(jī)原地旋轉(zhuǎn)至改變后的飛行航向，同時(shí)，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各從無(wú)人機(jī)以所述主無(wú)人機(jī)為圓心，以各自與所述主無(wú)人機(jī)的間距為半徑轉(zhuǎn)彎至所述改變后的飛行航向；轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各從無(wú)人機(jī)與所述主無(wú)人機(jī)保持相對(duì)位置關(guān)系不變，從而使各無(wú)人機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)至所述改變后的飛行航向。
[0012]進(jìn)一步地，所述三軸電子羅盤(pán)為型號(hào)為HMC5883L的三軸電子羅盤(pán)。
[0013]進(jìn)一步地，所述無(wú)人機(jī)的飛控主板通過(guò)向該無(wú)人機(jī)的各旋翼的電機(jī)輸出HVM信號(hào)以控制各旋翼的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制該無(wú)人機(jī)按所述飛行控制指令飛行。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)在地面控制系統(tǒng)所發(fā)送的飛行控制指令中規(guī)定飛行航向，并使各無(wú)人機(jī)均按照該飛行航向飛行，這樣，各無(wú)人機(jī)的飛行方向?qū)r(shí)刻保持相互平行，從而有效降低了多無(wú)人機(jī)協(xié)同編組飛行作業(yè)中發(fā)生相互碰撞的可能性，提高了多無(wú)人機(jī)協(xié)同作業(yè)的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1:本發(fā)明提供的多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)組成及控制原理示意圖；
[0016]圖2:多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)中無(wú)人機(jī)的控制原理示意圖；
[0017]圖3:多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)中無(wú)人機(jī)的組成示意圖；
[0018]圖4:多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)中各無(wú)人機(jī)協(xié)同轉(zhuǎn)彎過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供的多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)包括地面控制系統(tǒng)1和若干無(wú)人機(jī)2，地面控制系統(tǒng)1用于發(fā)射飛行控制指令，無(wú)人機(jī)2可采用多旋翼無(wú)人機(jī)，如四旋翼無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)2上安裝有飛控主板202，各無(wú)人機(jī)2通過(guò)其飛控主板202接收飛行控制指令并根據(jù)飛行控制指令飛行，飛行控制指令中包含飛行航向，各無(wú)人機(jī)2的飛控主板202控制各無(wú)人機(jī)2均按照該飛行航向飛行。本發(fā)明中，由于各無(wú)人機(jī)2接收到的都是同一飛行航向指令，并按照同一飛行航向飛行，因此，各無(wú)人機(jī)2的飛行方向?qū)r(shí)刻保持平行(由于各無(wú)人機(jī)2所處的位置在地球范圍內(nèi)而言可認(rèn)為是在同一位置，各無(wú)人機(jī)2所收到的地球磁場(chǎng)的差別極小，因此，可認(rèn)為各無(wú)人機(jī)2的飛行航向是相互平行的)。
[0021]飛行航向指令中的飛行航向可以電子羅盤(pán)度數(shù)表示?；诖?，如圖2所示，無(wú)人機(jī)2上還安裝有與飛控主板202連接的三軸電子羅盤(pán)201，飛控主板202通過(guò)三軸電子羅盤(pán)201實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)2的實(shí)際飛行航向，并調(diào)整無(wú)人機(jī)2的實(shí)際飛行航向，使其時(shí)刻保持與飛行航向指令中的飛行航向相同。三軸電子羅盤(pán)201可采用為型號(hào)為HMC5883L的三軸電子羅盤(pán)201。圖3所示為無(wú)人機(jī)2的組成示意圖，根據(jù)圖3，無(wú)人機(jī)2的飛控主板202可通過(guò)控制各旋翼203的電機(jī)(附圖未示出)轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂茻o(wú)人機(jī)2按飛行控制指令飛行。具體而言，無(wú)人機(jī)2的飛控主板202可通過(guò)向該無(wú)人機(jī)2的各旋翼203的電機(jī)輸出PWM信號(hào)以控制各旋翼203的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制該無(wú)人機(jī)2按飛行控制指令飛行，如上升、下降、改變航向等。飛控主板202可采用Ardun i ο板或APM板，Ardun i ο板和APM板均具有輸出或模擬輸出PWM信號(hào)的功能。
[0022]飛行控制指令中還包括飛行軌跡，地面控制系統(tǒng)1根據(jù)各無(wú)人機(jī)2當(dāng)前所在位置及飛行軌跡實(shí)時(shí)調(diào)整飛行航向指令中的飛行航向。各無(wú)人機(jī)2中，其中一個(gè)為主無(wú)人機(jī)，其余為從無(wú)人機(jī)。各無(wú)人機(jī)2上安裝有衛(wèi)星定位裝置，可檢測(cè)各無(wú)人機(jī)2當(dāng)前所處位置。圖4所示為各無(wú)人機(jī)2協(xié)同轉(zhuǎn)彎過(guò)程示意圖，如圖4所示，當(dāng)?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)1改變飛行控制指令中的飛行航向時(shí)，主無(wú)人機(jī)(中間的無(wú)人機(jī)2)的飛控主板202控制主無(wú)人機(jī)原地旋轉(zhuǎn)至改變后的飛行航向，同時(shí)，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板202控制各從無(wú)人機(jī)以主無(wú)人機(jī)為圓心，以各自與主無(wú)人機(jī)的間距為半徑轉(zhuǎn)彎至改變后的飛行航向。圖4中，各無(wú)人機(jī)2之間是等間距的。轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板202控制各從無(wú)人機(jī)與主無(wú)人機(jī)保持相對(duì)位置關(guān)系不變，從而使各無(wú)人機(jī)2同時(shí)轉(zhuǎn)至改變后的飛行航向。當(dāng)然，除了以中間的無(wú)人機(jī)2作為主無(wú)人機(jī)外，還可以任意一其他無(wú)人機(jī)2作為主無(wú)人機(jī)，例如，采用圖4中轉(zhuǎn)彎前的三個(gè)無(wú)人機(jī)2中最右側(cè)的無(wú)人機(jī)2為主無(wú)人機(jī)，這時(shí)，主無(wú)人機(jī)原地旋轉(zhuǎn)，而其左側(cè)的從無(wú)人機(jī)則以主無(wú)人機(jī)為圓心，以其與主無(wú)人機(jī)的間距為半徑轉(zhuǎn)彎，而最左側(cè)的從無(wú)人機(jī)同樣以主無(wú)人機(jī)為圓心轉(zhuǎn)彎，但其轉(zhuǎn)彎半徑將是中間從無(wú)人機(jī)的兩倍。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)，包括地面控制系統(tǒng)和若干無(wú)人機(jī)，所述地面控制系統(tǒng)用于發(fā)射飛行控制指令，所述無(wú)人機(jī)上安裝有飛控主板，各無(wú)人機(jī)通過(guò)其飛控主板接收所述飛行控制指令并根據(jù)所述飛行控制指令飛行，其特征在于，所述飛行控制指令中包含飛行航向，各無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各無(wú)人機(jī)均按照該飛行航向飛行； 所述無(wú)人機(jī)上還安裝有與所述飛控主板連接的三軸電子羅盤(pán)，所述飛控主板通過(guò)所述三軸電子羅盤(pán)實(shí)時(shí)檢測(cè)所述無(wú)人機(jī)的實(shí)際飛行航向，并調(diào)整所述無(wú)人機(jī)的實(shí)際飛行航向，使其時(shí)刻保持與所述飛行航向指令中的飛行航向相同。2.如權(quán)利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行航向指令中的飛行航向以電子羅盤(pán)度數(shù)表示。3.如權(quán)利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行控制指令中包括飛行軌跡，所述地面控制系統(tǒng)根據(jù)各無(wú)人機(jī)當(dāng)前所在位置及所述飛行軌跡實(shí)時(shí)調(diào)整所述飛行航向指令中的飛行航向。4.如權(quán)利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，各無(wú)人機(jī)中，其中一個(gè)為主無(wú)人機(jī)，其余為從無(wú)人機(jī)，當(dāng)?shù)孛婵刂葡到y(tǒng)改變所述飛行控制指令中的飛行航向時(shí)，所述主無(wú)人機(jī)的飛控主板控制所述主無(wú)人機(jī)原地旋轉(zhuǎn)至改變后的飛行航向，同時(shí)，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各從無(wú)人機(jī)以所述主無(wú)人機(jī)為圓心，以各自與所述主無(wú)人機(jī)的間距為半徑轉(zhuǎn)彎至所述改變后的飛行航向；轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，各從無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各從無(wú)人機(jī)與所述主無(wú)人機(jī)保持相對(duì)位置關(guān)系不變，從而使各無(wú)人機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)至所述改變后的飛行航向。5.如權(quán)利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述三軸電子羅盤(pán)為型號(hào)為HMC5883L的三軸電子羅盤(pán)。6.如權(quán)利要求1所述的飛行控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)人機(jī)的飛控主板通過(guò)向該無(wú)人機(jī)的各旋翼的電機(jī)輸出PWM信號(hào)以控制各旋翼的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制該無(wú)人機(jī)按所述飛行控制指令飛行。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種多無(wú)人機(jī)編組飛行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括地面控制系統(tǒng)和若干無(wú)人機(jī)，地面控制系統(tǒng)用于發(fā)射飛行控制指令，無(wú)人機(jī)上安裝有飛控主板，各無(wú)人機(jī)通過(guò)其飛控主板接收指令并根據(jù)指令飛行，飛行控制指令中包含飛行航向，各無(wú)人機(jī)的飛控主板控制各無(wú)人機(jī)均按照該飛行航向飛行；無(wú)人機(jī)上還安裝有與飛控主板連接的三軸電子羅盤(pán)，飛控主板通過(guò)三軸電子羅盤(pán)實(shí)時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)的飛行航向，并調(diào)整無(wú)人機(jī)的飛行航向，使其時(shí)刻保持與飛行航向指令中的飛行航向相同。本發(fā)明在飛行控制指令中規(guī)定飛行航向，并使各無(wú)人機(jī)均按照該飛行航向飛行，這樣，各無(wú)人機(jī)的飛行方向時(shí)刻保持相互平行，降低了各無(wú)人機(jī)發(fā)生相互碰撞的可能性，提高了作業(yè)安全性。
【IPC分類(lèi)】G05D1/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105425817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510906920
【發(fā)明人】程濤, 朱誠(chéng), 李章菁, 馮平, 周潤(rùn)華
【申請(qǐng)人】周潤(rùn)華, 程濤, 馮平
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日