基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统及方法，由主、从端两部分组成；其中主端包括操作员、主端计算机和力反馈人机接口装置；从端包含基站、搭载有无线传感器节点的多旋翼领导飞行器、跟随飞行器以及从端环境中的障碍物。从端多旋翼飞行器具有局部自主能力，多个多旋翼飞行器搭载的传感器节点可通过多跳自组织方式与基站组成网状网络，多旋翼飞行器之间可相互传输数据。主端的力反馈控制人机接口装置只控制从端的领导飞行器，在从端的飞行器系统面临复杂不能自主完成的任务时，由主端引导主机摆脱困境，同时从端跟随飞行器产生自主跟随行为。本发明专利技术为复杂、非结构化环境中多机器人全自主工作难以实现提供了一种技术手段和方法。

【技术实现步骤摘要】
基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统及方法
本专利技术涉及多旋翼飞行器的无线通信、控制领域，特别涉及一种共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统及方法。
技术介绍
无线传感器网络由于其低功耗、低成本、分布式和自组织等优点，在医疗、军事、安全监测等领域得到了广泛的应用。根据已知位置进行节点的部署与投放的固定部署方法，已经趋于成熟，但是在探测目标区域情况复杂时，固定部署往往会浪费资源，难以完成任务。采用多轮式或者履带式移动机器人搭载无线传感器网络节点，进行自部署改善了此类不足。然而在一些非友好环境中，进行大范围的侦察探测、安全巡检和灾后搜救等任务时，搭载传感器网络节点的轮式或者履带式机器人组成的多机器人系统往往无法进入崎岖的现场环境，导致传感器节点无法在现场进行组网，难以完成侦查探测任务。多旋翼飞行器具备空中机动性，在大型障碍物面前具有得天独厚的优势。因此多旋翼飞行器搭载无线传感器节点相比传统轮式或履带式机器人，更有利于执行在非友好环境中的侦查探测任务。然而由于现有的传感、控制、人工智能等水平的限制，能够在复杂、非友好环境中实现多机器人尤其是多个多旋翼飞行器的全自主工作是相对困难的。在远程遥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统，其特征在于：包括主端和从端，所述的主端包括操作员、力反馈人机接口装置和主端计算机，所述的从端包括基站、搭载着传感器节点的多旋翼飞行器以及从端环境中的障碍物；所述的主端和从端通过无线方式进行数据交互，从端的多个搭载传感器节点的多旋翼飞行器包括从端领导飞行器和从端跟随飞行器，主端的操作员可以通过力反馈人机接口装置进行远程干预，同时通过力反馈人机接口装置得到从端飞行器的飞行状态与环境信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统，其特征在于：包括主端和从端，所述的主端包括操作员、力反馈人机接口装置和主端计算机，所述的从端包括基站、搭载着传感器节点的多旋翼飞行器以及从端环境中的障碍物；所述的主端和从端通过无线方式进行数据交互，从端的多个搭载传感器节点的多旋翼飞行器包括从端领导飞行器和从端跟随飞行器，主端的操作员可以通过力反馈人机接口装置进行远程干预，同时通过力反馈人机接口装置得到从端飞行器的飞行状态与环境信息。2.根据权利要求1所述的一种基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统，其特征在于：所述的从端领导飞行器和从端跟随飞行器上的传感器节点之间通过多跳自组织的方式形成网状网络，将采集到的外部环境监测数据以单跳或者多跳的方式传送给基站，基站将信息分类，并重新打包，传送给主端计算机。3.根据权利要求1所述的一种基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测系统，其特征在于：所述的从端领导飞行器为从端的对外接口负责响应主端的控制命令；所述的从端跟随飞行器不受主端直接控制，在编队导航过程中以从端领导飞行器为核心产生多级的自主跟随行为；其中所述的从端领导飞行器和从端跟随飞行器可以通过主端计算机的任务指令随时进行两者的角色切换。4.一种基于共享控制的多旋翼飞行器环境监测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：主端看作一种常规的机械系统，其动力学模型通过欧拉-拉格朗日方程表示：其中，Fh为操作员对力人机接口装置的作用力，Fm为主从端交互作用对主端产生的作用力，xM和分别代表主端的手控器等人机接口设备的位置和速度，MM(xM)代表惯量矩阵，代表科氏力和离心力，代表摩擦力等阻力；步骤二：rm为主...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，乔贵方，温秀兰，王东霞，崔俊宇，张腾飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32