双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双无人机协同作业系统及相应的方法，该系统中具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，在后的伴飞无人机具有更高的安全性，能够在主力无人机失控、失联或者卫星信号被屏蔽时及时地控制主力无人机回到安全位置，提高系统的安全性，在主力无人机上设置工作装置，在伴飞无人机上设置存储装置，工作装置获得的信息都存储在存储装置中，当主力无人机遭到损毁或者其他故障无法返航时，伴飞无人机能够携带存储系统返回地面站，挽回数据损失。

Dual unmanned aerial vehicle cooperative operation system and dual unmanned aerial vehicle cooperative operation method

The invention discloses a double UAV cooperative operation system and corresponding method, this system has two main UAV, UAV in front, flying with the UAV after only one flight path, after flying with the UAV has higher security, in the main UAV out of control, or lost contact with the satellite signals are shielded in time when the main UAV control back to the safety position, improve the security of the system, the working device is arranged on the main UAV, the storage device is arranged on the fly with the UAV, working device to obtain information are stored in a storage device, when the main UAV was damaged or other fault can not return when flying with the UAV can carry storage system to return to the ground station, save the data loss.

【技术实现步骤摘要】
双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法
本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及一种通过两架无人机协同配合作业，能够完成既定任务的双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法。
技术介绍
无人机在外出执行任务时会遇到某些特殊情况，例如风速使得无人机偏航、在进入未知领域丢失了GPS信号无法实现自身导航等等。现有资料表明，在遇到上述特殊状况后，无人机往往会因为失控与控制台或者地面站失去联系，极端情况下会坠机。目前，各种无人机在失控后，控制台只能尝试发出各种控制指令并希望无人机可以接收到控制指令，或者在无人机上设置自动返航模式，并期待无人机能够自动进入返航模式；第一种做法不能保障无人机的安全，第二种做法虽然能保障无人机的安全不过距离较远时返航会浪费很多工作时间和无人机电量，如果电量不足，则会返航失败。那么，在无人机执行任务的过程中，在遇到特殊情况时，如何使得无人机安全地重新回到受控状态就是一件对于无人机来说至关重要的问题，在更为特殊的情况下，如无人机被击落时，如果能够将此时的无人机位置信息传递回地面站也是很有意义的，至少能够为后续的无人机侦察探测提供了方向和依据，另外，在无人机坠毁之前很有可能已经获得了相当一部分数据信息，但是由于与地面站之间的距离过远，以目前的技术，难以实时将获得的数据远距离传输到地面站，而是都存储在了无人机中，随着无人机的坠毁，相关的数据信息也就一同销毁了；再有，对于侦察无人机来说，在整个飞行过程中获得的所有的数据信息都会对后续的研究提供一定的帮助；同时，为了大范围地推广无人机的应用，在解决上述问题的时候还要充分考虑到投入的成本，减小无人机的体积、功率，削减无人机携带的设备，尤其是去掉贵重设备，当然，减小无人机的体积、功率，就会使得无人机携带的电池容量大为减小；所以，如何能够在低成本的情况下，使得无人机在遇到特殊状况时具有重新恢复控制或者安然返航的能力，以及在无人机遭到损坏时具有将相关数据带回地面站的能力，是目前无人机领域亟待解决的技术问题。由于上述原因，本专利技术人对现有的无人机做了深入研究，设计出一种能够解决上述问题的双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种双无人机协同作业系统及相应的方法，该系统中具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，在后的伴飞无人机具有更高的安全性，能够在主力无人机失控、失联或者卫星信号被屏蔽时及时地控制主力无人机回到安全位置，提高系统的安全性，在主力无人机上设置工作装置，在伴飞无人机上设置存储装置，工作装置获得的信息都存储在存储装置中，当主力无人机遭到损毁或者其他故障无法返航时，伴飞无人机能够携带存储系统返回地面站，挽回数据损失。具体来说，本专利技术的目的在于提供一种双无人机协同作业系统，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置1，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3，在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5；所述卫星信号接收装置一2用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述卫星信号接收装置二4用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，信号收发装置一3和信号收发装置二5实时通信。其中，所述主力无人机通过卫星信号接收装置一2获得的主力无人机的位置信息和飞行状态信息来控制主力无人机按照预定路径飞向目标位置；同时，卫星信号接收装置一2还实时通过信号收发装置一3将主力无人机的位置信息和飞行状态信息传递给伴飞无人机。其中，在所述伴飞无人机上设置有控制模块6，所述控制模块6实时接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述控制模块6还实时接收伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，根据接收到的信息控制伴飞无人机跟随主力无人机飞行。其中，所述控制模块6还用于实时监测接收到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，当所述控制模块6监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时，控制模块6控制伴飞无人机进入报警状态；优选地，在所述伴飞无人机进入到报警状态时，伴飞无人机停止前行，在空中悬停或者盘旋，同时通过信号收发装置二5持续发出控制指令，所述控制指令包括安全位置信息，据此控制主力无人机返回该安全位置；进一步优选地，伴飞无人机进入报警状态预定时间后，控制模块6控制伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离，所述预定距离为5-20m。其中，控制模块6监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息满足下述判断条件中的任意一种或多种时认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常：异常信息判断条件一：信号收发装置二5接收到的相邻两个位置信息和飞行状态信息中包含的两个速度值的大小的比大于设定值；异常信息判断条件二：在设定的时间段内，信号收发装置二5接收到的所有位置信息和飞行状态信息中，各个位置点之间的平均距离小于0.5m，并且各个速度值的大小都小于1m/s；异常信息判断条件三：信号收发装置一3和信号收发装置二5通信中断。其中，在伴飞无人机持续发出控制指令期间，伴飞无人机的信号收发装置二5仍然持续接收信号收发装置一3传递出的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，在发出控制指令的持续时间内所述主力机达到安全位置，则报警状态解除，主力无人机重新规划路径，前往目标区域或者继续巡航；在发出控制指令的持续时间内主力无人机没有到达安全位置，控制模块6控制伴飞无人机自行返航。其中，所述信号收发装置一3包括蓝牙收发装置一和4G收发装置一，所述信号收发装置二5包括蓝牙收发装置二和4G收发装置二；其中，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二实时配对互联，当蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二之间的配对连接中断时，启动4G收发装置一和4G收发装置二，使得主力无人机和伴飞无人机之间通过4G信号连接。其中，在所述伴飞无人机中设置有存储装置7，所述存储装置7用于存储伴飞无人机自身的所有位置信息和飞行状态信息，还用于存储主力无人机传递来的所有位置信息和飞行状态信息；优选地，主力无人机中的所述工作装置1与信号收发装置一3相连，所述工作装置1获得的信息通过信号收发装置一3和信号收发装置二5进行传递，最终存储在所述存储装置7中。本专利技术还提供一种双无人机协同作业方法，该方法是通过上文所述的双无人机协同作业系统实现的。其中，该方法中包括如下步骤：步骤1，向主力无人机和伴飞无人机中灌装出发地和目标点之间区域的地图信息，并且向主力无人机中灌装目标区域和在目标区域执行作业任务时的飞行方案；步骤2，控制主力无人机起飞，其上的卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3启动工作；步骤3，在主力无人机起飞3秒后，控制伴飞无人机起飞，其上的卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5启动工作，信号收发装置一3和信号收发装置二5信号连通。本专利技术所具有的有益效果包括：根据本专利技术提供的系统及方法中，具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，所以在后的伴飞无人机所处的环境更为安全，通过主力无人机和伴飞无人机实时交互信息，在主力无人机出现状况时，能够及时召回主力无人机，使其回到安全区域，并更换一条新的飞行路径，从而避开危险；另外，主力无人机中搭载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双无人机协同作业系统，其特征在于，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置(1)，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一(2)和信号收发装置一(3)，在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二(4)和信号收发装置二(5)；所述卫星信号接收装置一(2)用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述卫星信号接收装置二(4)用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，信号收发装置一(3)和信号收发装置二(5)实时通信。

【技术特征摘要】
1.一种双无人机协同作业系统，其特征在于，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置(1)，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一(2)和信号收发装置一(3)，在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二(4)和信号收发装置二(5)；所述卫星信号接收装置一(2)用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述卫星信号接收装置二(4)用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，信号收发装置一(3)和信号收发装置二(5)实时通信。2.根据权利要求1所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，所述主力无人机通过卫星信号接收装置一(2)获得的主力无人机的位置信息和飞行状态信息来控制主力无人机按照预定路径飞向目标位置；同时，卫星信号接收装置一(2)还实时通过信号收发装置一(3)将主力无人机的位置信息和飞行状态信息传递给伴飞无人机。3.根据权利要求2所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，在所述伴飞无人机上设置有控制模块(6)，所述控制模块(6)实时接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述控制模块(6)还实时接收伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，根据接收到的信息控制伴飞无人机跟随主力无人机飞行。4.根据权利要求3所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，所述控制模块(6)还用于实时监测接收到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，当所述控制模块(6)监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时，控制模块(6)控制伴飞无人机进入报警状态。5.根据权利要求4所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，在所述伴飞无人机进入到报警状态时，伴飞无人机停止前行，在空中悬停或者盘旋，同时通过信号收发装置二(5)持续发出控制指令，所述控制指令包括安全位置信息，据此控制主力无人机返回该安全位置；优选地，伴飞无人机进入报警状态预定时间后后，控制模块(6)控制伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离。6.根据权利要求4所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，控制模块(6)监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息满足下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，林时尧，林德福，裴培，彭博，王广山，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11