无人装备智能协同控制组件及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人装备智能协同控制组件，包括控制算法运行平台，及与其相连的通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位；通信模块为无中心自组网数据链模块，通过无中心自组网数据链模块实现各个组件之间的协同控制数据通信；RTK卫星差分定位模块用于实现各个组件的高精度位置测量；UWB相对测距模块实现各个组件的距离测量；高精度气压模块实现各个组件的海拔高度的测量；计算平台实现各种测量数据的处理和传输；计算平台运行的是分布式协同控制算法，从而实现对作战任务的协同规划。本发明专利技术还提供了无人装备智能协同控制方法。本发明专利技术可以有效提高无人装备的协同控制能力。

Intelligent Cooperative Control Component and Control Method for Unmanned Equipment

The invention discloses an intelligent cooperative control component for unmanned equipment, which includes a control algorithm operating platform, communication modules connected with it, RTK differential positioning, UVB relative positioning and gas pressure relative positioning; communication module is a data link module of a centralized ad hoc network, and realizes cooperative control data communication among various components through a data link module of a centralized ad hoc network; Bit module is used to achieve high-precision position measurement of each component; UWB relative ranging module is used to measure the distance of each component; high-precision pneumatic module is used to measure the elevation of each component; computing platform is used to process and transmit all kinds of measurement data; computing platform runs a distributed cooperative control algorithm to achieve cooperative planning of combat tasks. The invention also provides an intelligent cooperative control method for unmanned equipment. The invention can effectively improve the cooperative control ability of unmanned equipment.

【技术实现步骤摘要】
无人装备智能协同控制组件及控制方法
本专利技术涉及一种控制设备，具体涉及一种无人装备智能协同控制组件，属于智能控制

技术介绍
智能化无人作战装备是世界各国未来军事发展的主要方向，目前主要包括空中无人装备、地面无人装备、水面无人装备和水下无人装备。各种单一的智能无人装备的发展速度较快，已经运用于实战中，尤其是无人机、无人车辆和无人潜艇的应用最为普遍。正是基于无人作战飞机、无人地面战车、无人地面机器战士和机器动物等飞速发展的趋势和现状，智能化无人机器集群作战系统的概念开始被关注。美军公布的一份报告认为，“集群”战术具有很高的投资回报潜力，美军应加快发展与这一重要作战概念相关的能力。如何让单个的、不同类型、不同厂家、不同性能无人装备协同作战，产生更大的作战能力是一个迫在眉睫的问题。现有无人装备作战主要存在如下问题：(1)无人作战装备缺少自主协同作战能力。目前各种无人作战装备大多停留在单个装备的功能和性能，即使是具有协同能力也是通过“人在回路”的方法，人为的在后台进行协同计算，然后通过通信系统将规划好的任务分发给各个单装备，像“木偶一样”。这种方式实时性差、容易被干扰、协同效果差，不是真正意义上的自主协同。(2)正在研究的分布式自主协同装备多为同构装备，作战效果差。同构装备即具有相同的作战能力的无人作战装备。同构型装备只能完成特定的某种作战任务，同构型的无法实现多种综合性作战任务。要实现未来无人装备的作战必须是空中、地面、水面各种异构无人装备联合作战才能实现。(3)异构无人装备的自主协同控制需要打破技术壁垒。要实现异构无人装备的协同控制需要了解各种无人装备的技术实现方式，这些无人装备是不同单位的产品，都涉及到各自单位的核心技术，要实现技术互通难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现无人装备相互协同作战的无人装备智能协同控制组件，通过在无人装备上安装“无人装备智能协同控制组件”将原来不能相互协同作战的的无人装备变成可以相互协同作战的武器装备系统。本专利技术是这样实现的：一种无人装备智能协同控制组件，包括通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位、控制算法运行平台，其中通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位均分别与控制算法运行平台相连；所述通信模块为无中心自组网数据链模块，通过无中心自组网数据链模块实现各个组件之间的协同控制数据通信；所述RTK卫星差分定位模块用于实现各个组件的高精度位置测量；所述UWB相对测距模块实现各个组件的距离测量；所述高精度气压模块实现各个组件的海拔高度的测量；所述计算平台实现各种测量数据的处理和传输；计算平台运行的是分布式协同控制算法，从而实现对作战任务的协同规划；最终实现各种无人装备协同作战时的下一周期协同航迹生成，实现多无人装备的协同工作。更进一步的方案是：所述无人装备智能协同控制组件具有与无人装备相连接的供电和通信接口。更进一步的方案是：所述的控制算法运行平台，包括信息融合应用模块、态势生成模块、任务决策模块、航迹规划模块和弹群编队协同控制模块；其中，信息融合应用模块用于各个组件模块间相互传递各种信息，并对信息进行处理，实现群体中的信息共享；态势生成模块用于将共享信息进行实时采集，实现群体内外部状态的实时更新，明确双方在共享信息条件下的实力分布和状态分布；任务决策模块用于通过实时的态势分布，根据外部指挥发来的上级命令进行各组件模块执行任务的分解和明确，各组件模块通过任务决策模块获得执行具体任务的结果；航迹规划模块用于各组件模块根据执行的具体任务、态势分布，进行实施任务的行动路线和行动时间的生成；弹群编队协同控制模块用于生成组件模块安装的无人装备进行编队协同时根据自身无人装备的运动特征的运动控制指令。本专利技术还提供了一种无人装备，是设置有前述无人装备智能协同控制组件的无人装备。无人装备智能协同控制组件是一台对立与无人装备的电子设备，与无人装备具有供电和数据传输的接口，通过数据传输可以获得无人装备相关运动能力信息，无人装备智能协同控制组件根据上级作战任务结合无人装备的运动能力会为无人装备提供执行任务的行动轨迹和姿态指令，无人装备安装组件提供的行动轨迹和姿态指令进行本地控制，实现多无人装备的协调作战。无人装备智能协同控制组件集成了智能解算组件、组网通信模块、差分定位组件、无线定位组件以及软件系统，软件系统基于ROS操作系统结合协调控制算法封装于智能解算组件。本专利技术还提供了基于无人装备智能协同控制组件和无人装备的无人装备智能协同控制方法，具体为：1)将智能协同控制组件按照规定的供电和通信接口安装在无人装备上，智能协同控制组件开始工作。2)无人装备按照通信协议要求将装备本身的性能上传给智能协同控制组件；3)智能协同控制组件根据无人装备的性能进行协同控制算法的参数配置；4)安装智能协同控制组件完毕后的无人装备进行系统组网；5)各个智能协同控制组件的各种测量模块开始工作进行，进行无人装备的定位和测距；6)协同控制无人装备系统开始工作；7)当地面系统给无人装备系统发送具体作战任务后，各个智能协同控制组件根据任务要求，根据协同控制算法和本身装备的配置参数进行分布式的运算，获得无人装备的运动轨迹和姿态信息；8)各个无人装备按照统一的协同控制算法执行分布式运算好的结果，实现无人装备的协同作战。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)目前，无人作战系统缺少可以专门实现异构无人系统协同作战的智能协同控制组件。(2)本专利技术涉及到的智能协同控制组件对立与无人装备本身，具备通用性可以用于多种大量异构无人装备的协同工作。(3)本专利技术涉及到的智能协同控制组件具备对安装无人装备的运动性能自学习功能，通过学习和信息输入实现不同性能无人装备的最佳协同状态。(4)本专利技术涉及到的智能协同控制组件具备各节点相对定位的能力，不完全依托于GPS定位，适用环境较宽。附图说明图1为本专利技术的无人装备智能协同控制组件组成示意图。图2为本专利技术的电气系统工作方案图图3为本专利技术的系统数据流图具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如附图1所示，本专利技术的智能协同控制组件组成如下：包括：1)无中心自组网数据链模块，用于各个组件间的协同控制数据通信；2)RTK卫星差分定位模块，用于各个组件的高精度位置测量；3)UWB相对测距模块，用于实现各个组件的距离测量；4)高精度气压模块，用于实现各个组件的海拔高度的测量；5)控制算法运行平台，用于分布式协同控制算法实现根据作战任务的协同规划。本专利技术的工作流程结合图2、图3的说明如下：在目前或未来，国内研制的各种无人装备本身都具有独立的作战能力，包括运动能力、打击能力、探测能力等，完成一个无人系统作战任务需要发挥各个装备的特点，要达到这个目的各种无人装备必须相互位置共享、信息共享、状态共享并在统一的作战原则(算法)条件下实现最优协同工作。工作流程如下：1)将智能协同控制组件按照规定的供电和通信接口安装在无人装备上，智能协同控制组件开始工作。2)无人装备按照通信协议要求将装备本身的性能上传给智能协同控制组件；3)智能协同控制组件根据无人装备的性能进行协同控制算法的参数配置；4)安装智能协同控制组件完毕后的无人装备进行系统组网；5)各个智能协同控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人装备智能协同控制组件，其特征在于：包括通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位、控制算法运行平台，其中通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位均分别与控制算法运行平台相连；所述通信模块为无中心自组网数据链模块，通过无中心自组网数据链模块实现各个组件之间的协同控制数据通信；所述RTK卫星差分定位模块用于实现各个组件的高精度位置测量；所述UWB相对测距模块实现各个组件的距离测量；所述高精度气压模块实现各个组件的海拔高度的测量；所述计算平台实现各种测量数据的处理和传输；计算平台运行的是分布式协同控制算法，从而实现对作战任务的协同规划；最终实现各种无人装备协同作战时的下一周期协同航迹生成，实现多无人装备的协同工作。

【技术特征摘要】
1.一种无人装备智能协同控制组件，其特征在于：包括通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位、控制算法运行平台，其中通信模块、RTK差分定位、UVB相对定位、气压相对定位均分别与控制算法运行平台相连；所述通信模块为无中心自组网数据链模块，通过无中心自组网数据链模块实现各个组件之间的协同控制数据通信；所述RTK卫星差分定位模块用于实现各个组件的高精度位置测量；所述UWB相对测距模块实现各个组件的距离测量；所述高精度气压模块实现各个组件的海拔高度的测量；所述计算平台实现各种测量数据的处理和传输；计算平台运行的是分布式协同控制算法，从而实现对作战任务的协同规划；最终实现各种无人装备协同作战时的下一周期协同航迹生成，实现多无人装备的协同工作。2.根据权利要求1所述无人装备智能协同控制组件，其特征在于：所述无人装备智能协同控制组件具有与无人装备相连接的供电和通信接口。3.根据权利要求1或2所述无人装备智能协同控制组件，其特征在于：所述的控制算法运行平台，包括信息融合应用模块、态势生成模块、任务决策模块、航迹规划模块和弹群编队协同控制模块；其中，信息融合应用模块用于各个组件模块间相互传递各种信息，并对信息进行处理，实现群体中的信息共享；态势生成模块用于将共享信息进行实时采集，实现群体内外...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林森，刘正敏，胡爱虔，王刚，侯静，程远林，童凯，王进，陈云强，
申请(专利权)人：四川航天系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51