一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，包括依次通信连接的固定视觉摄像系统、地面控制系统和机载系统。固定视觉摄像系统包括视觉摄像头组、摄像头固定组件、环境边界标记桩。地面控制系统包括飞行控制计算机、数据采集设备、图形显示系统、无线通讯设备。机载系统包括无人机平台、标记点、无线通讯接受端。本发明专利技术一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，解决小空间大数量无人机高精度控制问题。

A small multi rotor UAV cluster control system in closed environment

【技术实现步骤摘要】
一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统
本专利技术属于无人机控制
，具体涉及一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统。
技术介绍
封闭环境中空间有限，多架小型多旋翼无人机在有限空间内编队飞行，其单机飞行控制和编队控制是极为重要得技术。在现有的技术中，封闭环境无人机集群主要通过机载GPS和机载摄像头记录位置信息，通过计算机计算输出指令给各无人机，这种方法控制精度受限于机载GPS和摄像头的精度，而小型无人机载重低，直接限制了机载GPS和摄像头的精度，因此控制精度不高，在小空间内难以实现大数量无人机组群。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，解决小空间大数量无人机高精度控制问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，包括依次通信连接的固定视觉摄像系统、地面控制系统和机载系统。本专利技术的特点还在于：固定视觉摄像系统包括视觉摄像头组、摄像头固定组件、环境边界标记桩。地面控制系统包括飞行控制计算机、数据采集设备、图形显示系统、无线通讯设备。机载系统包括无人机平台、标记点、无线通讯接受端。固定支架沿封闭环境边界布置，视觉摄像头按固定距离排布在固定支架，固定支架上安装的所有视觉摄像头组成视觉摄像系统；在封闭环境三个边界面相交处布置环境边界标记桩；视觉摄像系统拍摄边界标记桩，将边界标记桩的三维位置信息发送到飞行控制计算机，飞控计算机由此建立出封闭空间几何模型；视觉拍摄系统通过固定于每架无人机上的标记点将运动或悬停中的无人机三轴位置信息和三轴姿态信息实时发送到飞行控制计算机，飞控计算机经过解算形成指令信息，并将指令信息发送到图形显示系统、数据采集系统、无线通讯系统，图形显示系统将指令处理后以影像形式显示并将图形数据发送给数据采集系统，数据采集系统将收到的指令信息及图形显示系统发送的图形数据采集记录，无线通讯系统将指令信息发送给无人机集群中的每一个无人机，无人机通过无线通讯接收端接收指令信息后执行指令。本专利技术的有益效果是：本专利技术封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，相对于传统的无人机集群的控制系统的由机载GPS和视觉摄像头提供定位信息，该系统减轻了单架无人机重量，或者可增加相同重量的电池或载荷，最终提高续航时间或丰富任务类型，本系统同时可通过提高固定式视觉摄像头的分辨率、频率或增加视觉摄像头的布置密度提高控制精度，可以在相同封闭空间内增加无人机集群中的无人机数量，本系统不仅可以用于封闭环境，对于开放场地也通过架设摄像头固定组件实现相同功能。附图说明图1是本专利技术封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统的连接示意图。图中，1.固定视觉摄像系统，2.地面控制系统，3.机载系统。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，包括依次通信连接的固定视觉摄像系统1、地面控制系统2和机载系统3。固定视觉摄像系统1包括视觉摄像头组、摄像头固定组件、环境边界标记桩。地面控制系统2包括飞行控制计算机、数据采集设备、图形显示系统、无线通讯设备。机载系统3包括无人机平台、标记点、无线通讯接受端。固定支架沿封闭环境边界布置，视觉摄像头按固定距离排布在固定支架，固定支架上安装的所有视觉摄像头组成视觉摄像系统；在封闭环境三个边界面相交处布置环境边界标记桩；视觉摄像系统拍摄边界标记桩，将边界标记桩的三维位置信息发送到飞行控制计算机，飞控计算机由此建立出封闭空间几何模型；视觉拍摄系统通过固定于每架无人机上的标记点将运动或悬停中的无人机三轴位置信息和三轴姿态信息实时发送到飞行控制计算机，飞控计算机经过解算形成指令信息，并将指令信息发送到图形显示系统、数据采集系统、无线通讯系统，图形显示系统将指令处理后以影像形式显示并将图形数据发送给数据采集系统，数据采集系统将收到的指令信息及图形显示系统发送的图形数据采集记录，无线通讯系统将指令信息发送给无人机集群中的每一个无人机，无人机通过无线通讯接收端接收指令信息后执行指令。各部件作用如下：摄像头固定组件用于固定视觉摄像头；环境边界标记桩用于提供封闭环境空间边界信息；视觉摄像头组由布置在摄像头组件上的多个摄像头组成，用于捕捉环境边界标记桩的位置信息和无人机的三轴位置信息及姿态信息，并将这些信息发送给飞行控制计算机；飞行控制计算机根据视觉摄像头组拍摄的环境边界标记桩位置信息建立出封闭空间几何模型，根据视觉摄像头组捕捉的无人机的三轴位置信息及姿态信息解算形成无人机的飞行路径及指令信息，并将指令信息发送到图形显示系统、数据采集系统、无线通讯系统；图形显示系统根据飞控计算机发送的无人机飞行路径和指令信息处理后以影像形式显示并将图形数据发送给数据采集系统；数据采集设备将飞行控制计算机发送的无人机飞行路径和指令信息及图形显示系统发送的图形数据采集记录；无线通讯设备将飞行控制计算机发送的无人机指令信息发送给无人机集群中的每一个无人机；标记点是固定在每一架无人机上用于被视觉摄像头组识别并区分不同无人机的，每架无人机上的标记点由至少三个标记球组成，每架无人机的标记球组合均不同；无线通讯接收端接收地面控制系统中无线通讯设备发送的指令信息，并传达给无人机平台；无人机平台通过无线通讯接收端接收到指令信息后，按照指令飞行或悬停或执行任务。本专利技术封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，相对于传统的无人机集群的控制系统的由机载GPS和视觉摄像头提供定位信息，该系统减轻了单架无人机重量，或者可增加相同重量的电池或载荷，最终提高续航时间或丰富任务类型，本系统同时可通过提高固定式视觉摄像头的分辨率、频率或增加视觉摄像头的布置密度提高控制精度，可以在相同封闭空间内增加无人机集群中的无人机数量，本系统不仅可以用于封闭环境，对于开放场地也通过架设摄像头固定组件实现相同功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特征在于：包括依次通信连接的固定视觉摄像系统(1)、地面控制系统(2)和机载系统(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特征在于：包括依次通信连接的固定视觉摄像系统(1)、地面控制系统(2)和机载系统(3)。


2.如权利要求1所述的封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特征在于：所述固定视觉摄像系统(1)包括视觉摄像头组、摄像头固定组件、环境边界标记桩。


3.如权利要求2所述的封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特征在于：所述地面控制系统(2)包括飞行控制计算机、数据采集设备、图形显示系统、无线通讯设备。


4.如权利要求3所述的封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特征在于：所述机载系统(3)包括无人机平台、标记点、无线通讯接受端。


5.如权利要求4所述的封闭环境小型多旋翼无人机集群控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈洋，林清，廖新涛，
申请(专利权)人：西安羚控电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61