The invention discloses a system and method for multi-UAV cooperative formation under complex sea conditions. The system comprises a cooperative control center, a wireless transmission module, a single-boat sea condition monitoring module, a single-boat environment sensing module, a single-boat GPS/IMU module, a single-boat navigation obstacle avoidance module and a single-boat control module. The cooperative control center sends commands to each UAV according to the task requirements of the cooperative formation and the wave situation at the position of each UAV; the UAV and the control center communicate with each other through wireless transmission module; the GPS / IMU module and the environment sensing module give the position and attitude information of the UAV and the obstacle information respectively in real time; The obstacle avoidance module and control module control UAV to accomplish cooperative formation task safely and effectively, and the sea condition monitoring module calculates the actual wave level by the information monitored by the navigation radar. The invention is reliable and reasonable, and can enable the cooperative formation of multiple unmanned aerial vehicles to meet the actual formation task requirements under the condition of satisfying the safety.
【技术实现步骤摘要】
一种复杂海况下多无人艇协同编队的系统及方法
本专利技术涉及一种复杂海况下多无人艇协同编队的系统及方法,属于无人艇协同应用技术和无人艇协同编队
技术介绍
无人水面艇是一个拥有自主运行能力的小型水面任务平台,通过搭载GPS、惯导、雷达等传感设备,从而实现自主导航、自主避障及自主追踪等基础功能。另外还可以通过搭载不同的传感设备并采用不同的模块设备来完成任务目标。目前由于其在军事领域的杰出表现和前景,世界各国都对军用无人水面艇的研发表现出很强烈的兴趣。同时因为无人水面艇在科研与民用应用中有着覆盖范围大、成本低的特点,所以无人艇在这些领域也有着广泛的应用前景。无人艇的协同任务是利用多艘无人艇来共同完成任务的一种方式。其可以有效突破单艘艇对环境的感知范围有限,执行任务的形式有限的不足。在实际的应用中往往能达到1+1>2的效果。在多艇协同领域,多艇编队是一个基础的协同任务类型,一般要求多艇在向预定目标前进时,保持固定的队形。进而在到达指定目标位置时,对目标进行快速包围或快速打击。在海面上,无人艇的运动受海浪的影响较大,若不考虑实际航行时的海浪影响,则很难规划出既安全又有效的无人艇航行路径。如果在海浪等级较低的假设下进行编队任务规划,而实际运行在海浪等级较高的环境中时,邻近的参与编队的无人艇将很有可能会发生碰撞。如果使用适用于较高的海浪等级下的安全性较高的编队任务规划,而实际运行在风平浪静时,就会由于过于保守而使得编队的无人艇过于分散而达不到好的编队效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复杂海况下多无人艇协同编队的系统及方法。本专利技术解决 ...
【技术保护点】
1.一种复杂海况下多无人艇协同编队的系统,其特征在于,包括协同控制中心(1)、无线传输模块(2)、单艇海况监测模块(3)、单艇环境感知模块(4)、单艇GPS/IMU模块(5)、单艇导航避障模块(6)、单艇控制模块(7);所述的协同控制中心(1)依据巡逻任务的特性、巡逻区域的大小、参与巡逻的无人艇的个数以及各个无人艇的运动情况向参与巡逻任务的无人艇发送运动目标指令;所述单艇GPS/IMU模块(5)安装在参与巡逻的无人艇上,能够实时给出艇的位置和姿态信息;所述单艇环境感知模块(4)安装在参与巡逻的无人艇上,能够实时给出海岛、大陆的静态障碍物信息及其它船只、舰艇的动态障碍物信息;所述单艇导航避障模块(6)安装在参与巡逻的无人艇上,依据单艇环境感知模块(4)所获得的障碍物信息及协同控制中心(1)所发出的运动目标点计算出无人艇后续的运动速度大小及方向;所述单艇控制模块(7)安装在参与巡逻的无人艇上,能够依据单艇导航避障模块(6)所给出的运动目标指令,控制无人艇完成巡逻任务;所述单艇海况监测模块(3)使用航海雷达,其通过支架安装在无人艇甲板高处,通过航海雷达计算出海浪等级的海洋状况,进而计算出编队 ...
【技术特征摘要】
1.一种复杂海况下多无人艇协同编队的系统,其特征在于,包括协同控制中心(1)、无线传输模块(2)、单艇海况监测模块(3)、单艇环境感知模块(4)、单艇GPS/IMU模块(5)、单艇导航避障模块(6)、单艇控制模块(7);所述的协同控制中心(1)依据巡逻任务的特性、巡逻区域的大小、参与巡逻的无人艇的个数以及各个无人艇的运动情况向参与巡逻任务的无人艇发送运动目标指令;所述单艇GPS/IMU模块(5)安装在参与巡逻的无人艇上,能够实时给出艇的位置和姿态信息;所述单艇环境感知模块(4)安装在参与巡逻的无人艇上,能够实时给出海岛、大陆的静态障碍物信息及其它船只、舰艇的动态障碍物信息;所述单艇导航避障模块(6)安装在参与巡逻的无人艇上,依据单艇环境感知模块(4)所获得的障碍物信息及协同控制中心(1)所发出的运动目标点计算出无人艇后续的运动速度大小及方向;所述单艇控制模块(7)安装在参与巡逻的无人艇上,能够依据单艇导航避障模块(6)所给出的运动目标指令,控制无人艇完成巡逻任务;所述单艇海况监测模块(3)使用航海雷达,其通过支架安装在无人艇甲板高处,通过航海雷达计算出海浪等级的海洋状况,进而计算出编队中的无人艇到与之相邻的协同无人艇之间的距离;所述无线...
【专利技术属性】
技术研发人员:彭艳,葛磊,李小毛,谢少荣,罗均,
申请(专利权)人:上海大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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