一种无人机协同控制验证平台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无人机协同控制验证平台。该平台包括多个无人机、定位系统、地面站和通信模块；各无人机上均集成有第一控制器，第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；定位系统包括UWB导航定位系统和集成在无人机上的GPS芯片，UWB导航定位系统位于室内，GPS芯片与第一控制器电连接；地面站包括用于向无人机发送指令的第二控制器和用于显示无人机位置的显示器；地面站通过通信模块与各无人机进行信息交互，各无人机之间通过通信模块进行通信。本实用新型专利技术能够现实的呈现无人机在协同控制算法下的运行状态，提高了对协同控制算法评估的准确度。

A verification platform for UAV cooperative control

【技术实现步骤摘要】
一种无人机协同控制验证平台
本技术涉及无人机协同控制验证领域，特别是涉及一种无人机协同控制验证平台。
技术介绍
无人机又可以看作是空中机器人，一种能够完成一定程度的自主控制，能在空中进行可控飞行，从而可以通过携带特定设备完成相应任务的非载人飞行器。与载人飞行器相比，它体积小、成本低、安全性好，更适合执行重复性的或危险性高的任务，因此在民用和军用领域有广泛的应用前景。然而，当单架无人机执行任务时，它能完成的工作是受到制约的，对于更为复杂的任务，需要多架协同执行任务，可以通过合理分配携带的设备并形成合适的队形，同时覆盖较大区域，以更高效率协同完成任务，具体应用包括协同侦察、探测以及围捕等。在多机协同作业时，机群一般有必要形成合适的队形。一方面，无人机之间保持合适的间距有助于避免发生碰撞或者有的无人机脱离机群的情况；另一方面，在一些任务中无人机之间有必要形成指定的队形，例如通信中继等。因此，自主协同控制是无人机机群执行各种任务的重要基础。目前大多数的无人设备协同理论的验证平台都是基于仿真的软件，用仿真软件模拟出无人设备的运行状态，然后根据仿真运行过程中生成的各种参数评价无人设备协同算法的优劣性，然而，仿真软件无法做到完全还原无人设备的运行状态，因此，仿真软件模拟出的无人设备协同算法的评估所需要的各种数据不够精确，如何搭建一个现实的环境来采集无人设备在运行过程中的各种参数，来评价无人设备协同算法的优劣性是亟待解决的重要问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种无人机协同控制验证平台，能够现实的呈现无人机在协同控制算法下的运行状态，提高了对协同控制算法评估的准确度。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种无人机协同控制验证平台，包括：多个无人机，各所述无人机上均集成有第一控制器，第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；定位系统，包括UWB导航定位系统和集成在所述无人机上的GPS芯片，所述UWB导航定位系统位于室内，所述GPS芯片与所述第一控制器电连接；地面站，包括用于向所述无人机发送指令的第二控制器和用于显示所述无人机位置的显示器；和通信模块，所述地面站通过所述通信模块与各所述无人机进行信息交互，各所述无人机之间通过所述通信模块进行通信。可选的，各所述无人机上还集成有用于检测重力和加速度的三轴加速度计、用于检测机体角速度的三片单轴陀螺仪和用于检测地磁场方向的三轴电子罗盘。可选的，所述无人机上还集成有测量无人机高度的激光测距传感器。可选的，所述通信模块为XBee通信模块。可选的，所述无人机上还集成有软件接口，外部程序通过所述软件接口载入所述第一控制器。可选的，所述UWB导航定位系统包括PC主机、锚点和标签，所述锚点布设于设定位置，所述标签安装于所述无人机机架上，所述标签用于向所述锚点发送定位请求，所述锚点用于接收所述标签的请求信号并通过网口将所述信号传输至所述PC主机，所述PC主机用于解算得到所述无人机的位置信息。可选的，所述无人机协同控制验证平台还包括用于控制所述无人机飞行的遥控器。可选的，所述无人机上还集成有数据存储器。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术提供的无人机协同控制验证平台包括：多个无人机、定位系统、地面站和通信模块，各所述无人机上均集成有第一控制器，第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；定位系统包括UWB导航定位系统和集成在所述无人机上的GPS芯片，所述GPS芯片用于无人机在室外环境下的定位，所述UWB导航定位系统用于无人机在室内环境下的定位；地面站用于对无人机发送控制指令以及实时显示各无人机的位置。可见，本技术提供的供无人机协同控制算法验证的平台，能够使无人机的协同控制算法的优劣能够以实物的形式得到验证，与现有技术中采用仿真软件的形式进行验证相比较，具有评估准确度高的优势。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例无人机协同控制验证平台的系统框图；图2为本技术实施例UWB导航定位系统框图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种无人机协同控制验证平台，能够现实的呈现无人机在协同控制算法下的运行状态，提高了对协同控制算法评估的准确度。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术实施例无人机2协同控制验证平台的系统框图，如图1所示，本技术提供的无人机2协同控制验证平台包括：多个无人机2、定位系统、地面站4和通信模块3，其中，各无人机2上均集成有第一控制器，第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；定位系统包括UWB导航定位系统1和集成在无人机2上的GPS芯片，UWB导航定位系统1位于室内，GPS芯片与第一控制器电连接；地面站4包括用于向无人机2发送指令的第二控制器和用于显示无人机2位置的显示器；地面站4通过通信模块3与各无人机2进行信息交互，各无人机2之间通过通信模块3进行通信。在上述实施例的基础上，作为本技术的一个实施例，UWB导航定位系统1包括PC主机、锚点和标签，锚点布设于设定位置，标签安装于无人机2机架上，标签用于向锚点发送定位请求，锚点用于接收信号并通过网口将信号传输至PC主机，PC主机用于解算得到无人机2的位置信息。在上述实施例的基础上，作为本技术的一个实施例，各无人机2上还集成有用于检测重力和加速度的三轴加速度计、用于检测机体角速度的三片单轴陀螺仪和用于检测地磁场方向的三轴电子罗盘。在上述实施例的基础上，作为本技术的一个实施例，无人机2上还集成有测量无人机高度的激光测距传感器。通信模块为XBee通信模块，用于提供通信网络，通信模块也可以包括XBee通信模块、WiFi通信模块和3G/4G/5G通信模块等通信模块中的多种通信模块的配合使用。无人机上还集成有软件接口，外部程序通过软件接口载入第一控制器。无人机可以为四旋翼无人机，四旋翼无人机是运动主体，定位系统为四旋翼无人机提供导航数据，地面站监控整个机群状态，整个系统由通信模块采用无线的方式联系起来。其中，每一架无人机都具备室外和室内条件下基于定位系统的自主飞行能力，同时各配备相应的遥控器用于紧急情况处理，无人机与无人机间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机协同控制验证平台，其特征在于，包括：/n多个无人机，各所述无人机上均集成有第一控制器，所述第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；/n定位系统，包括UWB导航定位系统和集成在所述无人机上的GPS芯片，所述UWB导航定位系统位于室内，所述GPS芯片与所述第一控制器电连接；/n地面站，包括用于向所述无人机发送指令的第二控制器和用于显示所述无人机位置的显示器；和/n通信模块，所述地面站通过所述通信模块与各所述无人机进行信息交互，各所述无人机之间通过所述通信模块进行通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机协同控制验证平台，其特征在于，包括：
多个无人机，各所述无人机上均集成有第一控制器，所述第一控制器根据无人机协同控制算法控制所述无人机飞行；
定位系统，包括UWB导航定位系统和集成在所述无人机上的GPS芯片，所述UWB导航定位系统位于室内，所述GPS芯片与所述第一控制器电连接；
地面站，包括用于向所述无人机发送指令的第二控制器和用于显示所述无人机位置的显示器；和
通信模块，所述地面站通过所述通信模块与各所述无人机进行信息交互，各所述无人机之间通过所述通信模块进行通信。


2.根据权利要求1所述的无人机协同控制验证平台，其特征在于，各所述无人机上还集成有用于检测重力和加速度的三轴加速度计、用于检测机体角速度的三片单轴陀螺仪和用于检测地磁场方向的三轴电子罗盘。


3.根据权利要求1所述的无人机协同控制验证平台，其特征在于，所述无人机上还集成有测量无人机高度的激光测距传感器。

【专利技术属性】
技术研发人员：任章，王振民，董希旺，李清东，吕金虎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京;11