一种多无人机室内飞行控制平台制造技术

技术编号:20388638 阅读:25 留言:0更新日期:2019-02-20 02:21
本发明专利技术公开了一种多无人机室内飞行控制平台。本发明专利技术包括有多架无人机的起飞降落和强制降落以及自我飞行控制策略模式的控制地面站,用于解决GPS室内无法定位以及其它比如红外定位不准等问题而使用的室内定位UWB模块,用于接收无人机坐标系信息和加速度信息等以及发送无人机控制指令信息的数传模块。通过UWB模块获得每一架无人机的当前坐标和加速度和速度信息等,然后通过数传模块发送给PC电脑,PC电脑接收到所有无人机的数据后给出每一架无人机下一步的控制策略并通过数传发送给无人机。本发明专利技术只需简单修改飞控源码,控制和调试方式相对简单,室内定位精度高,可以实现对室内多架无人机的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种多无人机室内飞行控制平台
本专利技术属于无人机控制平台
,具体为一种多无人机室内飞行控制平台。
技术介绍
随着无人机技术的发展,越来越多的无人机被应用于各行各业,比如农田药物的喷洒、多线路的电线巡检,大型舞台的无人机集群表演等,随着无人机集群作业内容多样化,无人机的集群控制得到越来越多的关注。在室内,无人机作为新型智能设备,可以用于餐厅内的酒水运送,工厂内的设备运行状况检查,以及快递仓室内快递运送等。在这些室内场景中,很多都需要多架无人机同时执行相关的航点任务,但是国内和国外的无人机控制平台都基本是控制单架无人机进行简单的室外GPS航点任务,无法完成室内的多架无人机的精确稳定飞行控制。所以,如何设计一个多架无人机室内稳定飞行控制的平台,是当前迫切要解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述
技术介绍
所存在的不足,本专利技术提供一种多无人机室内飞行控制平台。首先解决了室内无人机不能定位的难题,并且解决了控制平台地面站只能实现单架无人机的控制的问题,可以实现多架无人机的稳定飞行控制。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:本专利技术包括有多架无人机的起飞降落和强制降落以及自我飞行控制策略模式的控制地面站,用于解决GPS室内无法定位以及其它比如红外定位不准等问题而使用的室内定位UWB(Ultra-WideBand)模块,用于接收无人机坐标系信息和加速度信息等以及发送无人机控制指令信息的数传模块。通过UWB模块获得每一架无人机的当前坐标和加速度和速度信息等,然后通过数传模块发送给PC电脑,PC电脑接收到所有无人机的数据后给出每一架无人机下一步的控制策略并通过数传发送给无人机。本专利技术的有益效果是:只需简单修改飞控源码,控制和调试方式相对简单,室内定位精度高,可以实现对室内多架无人机的精确控制。附图说明图1为本专利技术的结构主视图。图2为图1中控制界面地面站的整体图。图3为图1中的UWB整体定位结构图。图4为UWB定位系统校准图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术一种多无人机室内飞行控制平台示意图,包括PC机1.1和UWB定位模块1.2。如图所示,先搭建图3为集群无人机室内定位的概念图,系统的校准方法采用3M校准,即系统开机后,用标签来校准所有基站测距以确保系统工作正常。通常将测距距离定为3至4M,反复修正测距的相对误差,来提高整体定位的准确度至10cm误差内。搭建如图2中的基于C#的多线程无人机控制界面地面站,然后连接无人机的数传和地面站的数传模块。最后进行无人机室内飞行试验。本专利技术的工作过程:先搭建并调试好UWB室内定位系统,开启基于C#的多线程无人机控制界面地面站,在需要控制n架无人机自主飞行的情况下,先配置好对应的2n(n个用于接收无人机的位置加速度等行为信息,n个用于发送无人机的策略遥控指令信息)个串口的波特率,奇偶校验位,停止位等信息后,开启PC电脑中的控制界面地面站中的无人机选择按钮和接收无人机信号的n个线程,对应的线程接收到指定的无人机信息后进行信息的解析并进行分析,为之后的策略提供实时的参数信息。每当接收的串口缓冲区收到32个字节后,就会触发解析函数进行解析并进行数据的存储。例如当收到[AAAA661B0016077700D900A100B20000FF400081FEBF00009800CF00C8FEFE3D]后,就会先判断数据是否符合实际的数据的要求,如果符合就开始进行解析,解析完成后可以得到对应标签的无人机的加速度、角度、无人机坐标信息、磁力计信息等。具体信息如表1所示:表1无人机收集和转换信息表因为无人机是每隔2ms发送一次数据信息,所以可能存在误差信息,为了减小误差对控制策略决策的影响,每次会收集100帧数据,收集到所有有效的数据并解析完成后会启动相对应的策略线程进行运算并会在显示界面显示无人机当前的状态信息以对比策略的的预期效果和实际飞行效果。策略线程中首先对无人机的对应状态进行解析,在不同状态采用不同的控制策略,例如在起飞状态根据对应的加速度值和高度等信息不断调整油门值直到无人机飞行到指定高度,在避障策略状态会根据周围障碍物(比如周围无人机或者边界)的等信息进行对应的无人机遥控值的调整。如果无人机触发危险导致坠落等危险的时候,就会进入紧急停止状态避免出现多架碰撞。根据无人机状态信息经过对应策略线程运算后会得到对应的遥控指令信息如[16501500155015001700150010001000],通过把遥控指令信息转换成对应的字节码数据发送给无人机实现对无人机的精确控制。遥控值及其转换后的字节码数据如表2所示。表2控制策略功能实现表通过多线程控制系统可以实现数传的开启或关闭从而实现无人机的控制,同时具有紧急降落功能,确保多架无人机调试紊乱时可以避免无人机的碰撞导致无人机高度损坏。为了分析无人机数据的可靠性以及为后期离线策略提供数据,具备数据保存功能,确保每一次无人机的飞行数据和控制策略指令都可以保存到文档中。无人机每隔2ms会把相关信息通过数据发送数传发送给PC端,PC端得到无人机的解锁信息后会根据无人机的信息开始进行起飞指令,无人机会开始加速上升直到指定高度,当PC端接收到来自于无人机的高度信息满足实验需求时,就会判断加速度信息是否满足定高需求,如果两者都满足,则表示无人机已经上升到指定高度且处于平稳定高状态。无人机完成平稳定高会进入策略运行模式,在策略运行模式下,地面站根据周围的信息比如和周围边界的距离计算出此刻无人机相对应的前后左右等方向的加减速的控制策略实现无人机自主避障飞行。同时如果无人机出现故障或者程序失控,我们会采取紧急的制动控制指令使无人机可以先避开周围飞行的无人机,之后进入安全降落模式。或者等待完成无人机所有的任务后进入安全降落模式。进入安全降落模式后,PC端首先会读取无人机此刻的加速度和高度信息等,一直调整无人机直到稳定飞行时缓慢减小相对应的控制量使得无人机缓慢降落且加速度较小。无人机每一时刻的坐标都会显示在控制界面的实时显示图上,无人机安全降落到地面后,发送无人机上锁指令,关闭无人机。由于场地和无人机有限,所以通过上述流程只测试了一架无人机的实际整体工作图,但是整体流程和实际测试相符,后续增大场地面积和无人机数量可以实现多架无人机的室内稳定飞行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多无人机室内飞行控制平台,其特征在于,包括:PC电脑,用于接收无人机的加速度、速度以及坐标信息;无人机地面站,用于显示无人机信息和紧急降落控制;数传模块,用于接收和发送数据;UWB模块,用于实现无人机室内定位。

【技术特征摘要】
1.一种多无人机室内飞行控制平台,其特征在于,包括:PC电脑,用于接收无人机的加速度、速度以及坐标信息;无人机地面站,用于显示无人机信息和紧急降落控制;数传模块,用于接收和发送数据;UWB模块,用于实现无人机室内定位。2.根据权利要求1所述的一种多无人机室内飞行控制平台,其特征在于:所述的无人机控制界地面站设置有多架无人机的控制指令发送开关和无人机加速度和坐标信息的接收开关;包含发送给无人机的控制数据显示窗口和接收到来自于无人机的无人机数据显示窗口;包含每一架无人机的紧急降落开关;包含适应多种数传波特率的波特率选择窗口;包含无...

【专利技术属性】
技术研发人员:王辉
申请(专利权)人:杭州电子科技大学
类型:发明
国别省市:浙江,33

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