一种无人机集群控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机集群控制系统及方法，该方法包括：通过对所有无人机进行任务规划，并将任务规划内容发送给主机和从机，而在主机执行任务进行飞行时将自身的位置和速度信息发送给其他所有从机，对应地，从机根据任务规划跟随主机飞行。与现有技术相比，本发明专利技术能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机所无法实现的编队表演、大范围搜索或测绘等任务。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机集群控制系统及方法
本专利技术属于无人机飞行控制
，具体涉及的是一种多旋翼无人飞行器的集群飞行控制系统及方法。
技术介绍
目前多旋翼无人飞行器被广泛应用于航拍、测绘以及救援等领域。通常多旋翼无人飞行器都是一对一通过地面站进行控制飞行，而随着多旋翼无人飞行器在编队表演，大面积测绘及集群组合搜索等方面的广泛引用，采用单一的控制方式难以满足用户的实际需求，其不但无规律可言，无法达到表演、测绘及搜索的目的，而且由于不同的无人机控制节奏和方式不一致，极易发生碰撞，导致无人机损坏。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的在于提供一种多旋翼无人飞行器的集群飞行控制系统及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种无人机集群控制系统，包括：若干无人机，包括一主机及若干从机，且所述主机及若干从机上均设置有一飞控模块；一地面控制站，用于进行任务规划，并反馈所述任务规划到与地面控制站建立通讯连接的主机和所有从机；其中，所述主机根据获取的任务规划进行飞行，且飞行过程中同时将自身的位置和速度信息发送给所有连接到地面控制站的从机，所述从机根据来自主机的位置和速度信息，结合来自地面控制站的任务规划，跟随主机飞行。进一步地，每一无人机上均设置有一第一无线数据传输模块；所述地面控制站设置有一第二无线数据传输模块，所述地面控制站通过第二无线数据传输模块与每一无人机上的第一无线数据传输模块建立无线通讯连接。进一步地，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行队形规划以及相互间距规划。进一步地，所述地面控制站中对应安装有一用于实现任务规划的软件控制程序以及一通过所述软件控制程序对应驱动的用于规划无人机队形和无人机间距的棋盘格式显示操作界面、以及一通过所述软件控制程序对应驱动的用于规划无人机飞行航线和飞行速度、飞行高度的显示操作界面。进一步地，所述地面控制站还用于根据实现任务规划的软件控制程序对所有连接到地面控制站的无人机进行编号，且编号最小的设定为主机，其他则设定为从机。另外，本专利技术还提供了一种无人机集群控制方法，包括：建立地面控制站与所有无人机之间的通讯连接；设定与地面控制站通讯连接的主机及若干从机；通过地面控制站对所有无人机进行任务规划，并将所述任务规划内容发送给所述主机和从机；所述主机根据任务规划进行飞行，并将自身的位置和速度信息发送给所有从机；所述从机根据来自主机的位置和速度信息，结合来自地面控制站的任务规划，跟随主机飞行。进一步地，设定与地面控制站通讯连接的主机及若干从机，包括：对所有连接到地面控制站的无人机进行编号，且编号最小的设定为主机，其他则设定为从机。进一步地，通过地面控制站对所有无人机进行任务规划，并将所述任务规划内容发送给所述主机和从机，包括：通过地面控制站对所有无人机进行飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行队形规划以及相互间距规划，且将所述任务规划内容发送给所述主机和从机。进一步地，所述主机根据任务规划进行飞行，并将自身的位置和速度信息发送给所有从机，包括：通过地面控制站控制所有无人机起飞，同时发送任务规划给主机，控制主机按照规划内容飞行，而主机飞行过程中同时向其他飞行中的从机发送自身位置、速度和高度信息。进一步地，所述从机根据来自主机的位置和速度信息，结合来自地面控制站的任务规划，跟随主机飞行，包括：从机通过任务规划及依据自身编号，获取自身在规划队形中的位置信息，并根据主机的位置和速度信息，保持相对位置的情况下跟随主机运动，且在完成任务规划后，通过地面控制站控制返航降落。本专利技术提供的无人机集群控制方法，通过对所有无人机进行任务规划，并将任务规划内容发送给主机和从机，而在主机执行任务进行飞行时将自身的位置和速度信息发送给其他所有从机，对应地，从机根据任务规划跟随主机飞行。与现有技术相比，本专利技术能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机所无法实现的编队表演、大范围搜索或测绘等任务。附图说明图1为本专利技术无人机集群控制系统原理框图；图2为本专利技术规划无人机队形和无人机间距的棋盘格式显示操作界面示意图；图3为本专利技术规划无人机飞行航线和飞行速度、飞行高度的显示操作界面示意图；图4为本专利技术无人机集群控制方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1所示，图1为本专利技术无人机集群控制系统原理框图。本专利技术提供了一种无人机集群控制系统，其包括有地面控制站以及多个无人机。其中每个无人机上都设置有一个飞控模块和一个第一无线数据传输模块，第一无线数据传输模块包括天线、空中射频模块、总线接口，天线设置在空中射频模块上方，总线接口与空中射频模块相连接，无人机飞控模块和第一无线数据传输模块通过总线接口相连接。地面控制站内设置有控制电路板和显示屏，所述控制电路板上对应设置有控制芯片、用于存储软件控制程序的存储芯片以及第二无线数据传输模块，第二无线数据传输模块与控制芯片连接，控制芯片与存储芯片连接。地面控制站利用第二无线数据传输模块与无人机的第一无线数据传输模块建立的通讯连接，实现对无人机的控制。另外，地面控制站主要用于对所述无人机集群进行任务规划，并将任务规划数据通过第二无线数据传输模块发送给第一无线数据传输模块，而第一无线数据传输模块则将该任务规划数据发送给无人机飞控模块，从而实现对无人机的飞行控制，而同时保持集群中各无人机之间的相互通信。无人机用于执行地面站通过无线数据传输模块发送的任务规划数据，每架无人机有其专有的区别于集群中其他飞机的编号，该编号可由地面站获取，其中，将集群中可连接到的编号最小的无人机设定为主机，其他无人机设定为从机。需要说明的是，本专利技术中任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行队形规划以及相互间距规划。本系统中无人机之间的相互通信采用广播的方式，即任意一个无线数据传输模块发送的数据均可以被集群中的其他所有无线数据传输模块获取。由于地面控制站的控制电路板上设置有存储芯片，该存储芯片中对应存储有用于实现任务规划的软件控制程序，通过该软件控制程序可对应驱动用于规划无人机队形和无人机间距的棋盘格式显示操作界面(见图2)。另外，存储芯片中对应存储的软件控制程序还可对应驱动用于规划无人机飞行航线和飞行速度、飞行高度的显示操作界面(见图3)。以上是对本专利技术无人机集群控制系统的说明，下面将结合附图4对本专利技术无人机集群控制方法做进一步的描述。如图4所示，图4为本专利技术无人机集群控制方法流程图。本专利技术还提供了一种无人机集群控制方法，其具体包括步骤如下：S1、建立地面控制站和无人机之间的通讯连接；通过地面控制站的第二无线数据传输模块与无人机的第一无线数据传输模块建立无线通讯连接，连接成功后，地面控制站获取当前集群中的无人机的数量以及编号，并在地面控制站中显示。其中，在无人机和地面控制站通电后，无人机会自动发送自身的信息至地面控制站，发送的信息包括自身的编号、姿态、电量、位置、高度和速度。S2、地面控制站规划任务；使用地面控制站对集群无人机进行任务规划。所述规划内容包括飞行航线、飞行速度、高度、无人机队形以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机集群控制系统，其特征在于，包括：若干无人机，包括一主机及若干从机，且所述主机及若干从机上均设置有一飞控模块；一地面控制站，用于进行任务规划，并反馈所述任务规划到与地面控制站建立通讯连接的主机和所有从机；其中，所述主机根据获取的任务规划进行飞行，且飞行过程中同时将自身的位置和速度信息发送给所有连接到地面控制站的从机，所述从机根据来自主机的位置和速度信息，结合来自地面控制站的任务规划，跟随主机飞行。

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群控制系统，其特征在于，包括：若干无人机，包括一主机及若干从机，且所述主机及若干从机上均设置有一飞控模块；一地面控制站，用于进行任务规划，并反馈所述任务规划到与地面控制站建立通讯连接的主机和所有从机；其中，所述主机根据获取的任务规划进行飞行，且飞行过程中同时将自身的位置和速度信息发送给所有连接到地面控制站的从机，所述从机根据来自主机的位置和速度信息，结合来自地面控制站的任务规划，跟随主机飞行。2.如权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，每一无人机上均设置有一第一无线数据传输模块；所述地面控制站设置有一第二无线数据传输模块，所述地面控制站通过第二无线数据传输模块与每一无人机上的第一无线数据传输模块建立无线通讯连接。3.如权利要求2所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行队形规划以及相互间距规划。4.如权利要求3所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述地面控制站中对应安装有一用于实现任务规划的软件控制程序以及一通过所述软件控制程序对应驱动的用于规划无人机队形和无人机间距的棋盘格式显示操作界面、以及一通过所述软件控制程序对应驱动的用于规划无人机飞行航线和飞行速度、飞行高度的显示操作界面。5.如权利要求4所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述地面控制站还用于根据实现任务规划的软件控制程序对所有连接到地面控制站的无人机进行编号，且编号最小的设定为主机，其他则设定为从机。6.一种无人机集群控制方法，其特征在于，包括：建立地面控制站与所有无人机之间的通讯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥勇，李鹏鹏，李明富，
申请(专利权)人：深圳市科卫泰实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44