一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器技术方案

本发明专利技术涉及一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，属于多无人机协同任务规划领域。每个无人机包括硬件通信模块、DSP核心处理器、以及预留的与飞控模块、传感器连接的接口，硬件通信模块接收其他无人机的硬件通信模块的数据并将其发送给DSP核心处理器，DSP核心处理器对硬件通信模块和传感器发送的数据进行数据类型识别并发送给对应的功能模块进行解算，各个无人机个体起飞前预载参与本次任务各无人机的载荷信息、预载地图信息、预载航路点信息以及预载任务，起飞后只需要与其近临的无人机之间进行定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息的交互，便可以形成期望的编队结构稳定飞行，实现整个无人机系统的协同任务规划。划。划。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器


[0001]本专利技术属于多无人机协同任务规划领域，特别提供一种用于无人机系统完成传感器融合算法、协同打击、协同侦察、编队保持与切换、突防等任务规划功能的自主规划器，实现多无人机的离线自主飞行与自主决策。

技术介绍

[0002]随着常规无人机技术逐渐成熟，无人机系统的发展潮流转向集群化，其中以小型无人机组成多无人机系统执行协同作战任务是重点发展方向之一。多无人机系统作战是指一组具备部分自主的无人机在有人或无人操作装置辅助下，实现无人机之间的实时数据通信、协同打击、协同侦察、编队保持与切换、突防等任务规划功能。
[0003]多无人机系统具备分布式、智能体自主化以及复杂功能分布式化的特点。系统中不存在中心控制器控制所有的无人机，每个无人机均具备一定的自主能力，保证了系统具有良好的鲁棒性，具体表现为系统中即使有若干无人机因故障或被攻击丧失功能，剩下的无人机可以在重新组网之后继续执行任务，提高了战场生存能力。系统中的每个无人机具备一定的位置共享功能、路径规划、避障以及协同决策等能力，使得指挥任务变得不再繁琐。同时多无人机系统不需要单个无人机具备复杂的功能，每个无人机可以预载不同的功能，通过协同决策，完成复杂的任务。
[0004]目前无人机存在以下问题：
[0005]第一方面单机机载功能有限。单机的机载设备侦察能力难以有效的全方位连续侦察和监视目标；单机的武器载荷也有限，难以造成有效的打击；同时由于任务越来越复杂，单机需要的传感器数量和种类不断增加，增加了单机的成本。
[0006]另一方面单机抗未知因素能力弱。一旦设备发生故障，将导致任务被延误，甚至被迫取消；同时在面临敌方的电子阻击以及空防体系时，很容易造成通信链路的失效，或者单机被拦截摧毁，导致任务失败；而且地面控制链路难以对多架无人机同时控制，导致执行任务的空中无人机数量偏少。
[0007]现有多无人机系统的集群编队协同飞行对卫星导航信号以及地面站表现出较强的依赖性，当GPS信号受到干扰或者地面站信号丢失时，无人机集群的飞行性能将无法得到保障。

技术实现思路

[0008]要解决的技术问题
[0009]为了解决现有无人机单机机载功能有限、单机抗未知因素能力弱以及多无人机系统过分依赖地面站以及卫星导航信号难以实现自主飞行与自主决策的问题，本专利技术提出一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器。实现多无人机起飞后通过自组网模块进行无人机的定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息的交互，通过DSP对多传感器数据融合定位、实时地图信息更新、航路点解算、编队与综合决策和飞行控制指令进行解算，进
一步实现多无人机的协同任务规划决策与自主飞行。
[0010]技术方案
[0011]一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，各个无人机个体起飞前预载参与本次任务各无人机的载荷信息、预载地图信息、预载航路点信息以及预载任务，起飞后只需要与其近临的无人机之间进行定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息的交互，便可以形成期望的编队结构稳定飞行，实现整个无人机系统的协同任务规划；其特征在于每个无人机包括硬件通信模块、DSP核心处理器、以及预留的与飞控模块、传感器连接的接口，所述的硬件通信模块接收其他无人机的硬件通信模块的数据并将其发送给DSP核心处理器，多个硬件通信模块组成自组网通信模块；所述的DSP核心处理器包括主DSP处理器和多个从DSP处理器，主DSP处理器和从DSP处理器均包括多个核心，其中每个核心上预载多个功能模块；传感器将采集的信息发送给DSP核心处理器，DSP核心处理器对硬件通信模块和传感器发送的数据进行数据类型识别并发送给对应的功能模块进行解算；将当前无人机的定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息通过自组网通信模块发送给其他无人机的硬件通信模块，将航路点信息或飞行控制指令发给飞控模块。
[0012]本专利技术技术方案更进一步的说：主DSP处理器的核心0包括启动核与通信代码模块、多核通信处理模块、实时地图更新模块；所述的启动核与通信代码模块完成主从DSP处理器的启动，将DSP核心处理器解算后的数据发送给硬件通信模块；所述的多核通信处理模块实现与除主DSP处理器的核心0外的其他核心的通信；所述的实时地图更新模块对传感器和自组网模块发送的数据进行识别并结合片上内存单元预载的地图信息解算出新的地图信息并更新。
[0013]本专利技术技术方案更进一步的说：主DSP处理器的核心1包括数据融合定位模块、A*航路算法模块，所述的数据融合定位模块将传感器发送的数据进行识别解算出当前无人机的定位信息；所述的A*航路算法模块读取片上内存单元预载的地图信息以及更新后的地图信息，解算出航路点信息更新预载的航路点信息并存储在片上内存单元中
[0014]本专利技术技术方案更进一步的说：从DSP处理器的核心0包括编队与综合决策模块，所述的编队与综合决策模块结合其他无人机的定位信息、当前无人机解算的航路点信息、当前无人机和其他无人机的载荷、当前无人机和其他无人机的决策信息，解算出编队航路点信息和任务决策信息。
[0015]本专利技术技术方案更进一步的说：从DSP处理器的核心1包括飞控指令生成模块，所述的飞控指令生成模块根据当前无人机解算出的航路点信息生成飞控所需的飞行指令。
[0016]本专利技术技术方案更进一步的说：主DSP处理器和从DSP处理器采用TI公司的TMS320F28379D核心处理器。
[0017]有益效果
[0018]本专利技术提出的一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，可以实现多无人机在起飞后的自主飞行与自主决策功能，与传统的地面指挥相比，本申请可以减少或完全脱离对地面指挥站的依赖。在与地面站通信受扰后，依然可以通过硬件通信模块对无人机的定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息进行交互，DSP核心处理器对传感器传来的环境信息进行识别，解算出实时的定位信息、航路点信息、编队指令与协同任务决策指令，进一步对控制飞控实现多无人机的协同飞行与自主决策。本专利技术的各个功能模块支持
替换与二次开发，可针对不同的作战任务更换或增加不同的功能模块代码，降低开发周期。此外本专利技术所设计的传感器接口以及飞控接口可以有效实现与相应硬件设备的对接，做到即插即用的效果，实现规划器的高度可移植性。
[0019]基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，各个无人机个体起飞前协同任务规划器内存单元中预载参与本次任务各无人机的载荷信息、预载地图信息、预载航路点信息以及预载任务，起飞后各个无人机的协同任务规划器只需要与其近临的无人机之间进行定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息的交互，通过协同任务规划器的核心处理器进行解算并控制无人机形成期望的编队结构稳定飞行，并且实现整个无人机系统的协同任务规划；这种通过局部信息交换的分布式控制策略，以其短距离通讯的优势确保整个编队系统稳定，可以实现大规模、分布式的编队控制与协调，具有较好的灵活性和适应性，能够有效的实现整个无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，各个无人机个体起飞前预载参与本次任务各无人机的载荷信息、预载地图信息、预载航路点信息以及预载任务，起飞后只需要与其近临的无人机之间进行定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息的交互，便可以形成期望的编队结构稳定飞行，实现整个无人机系统的协同任务规划；其特征在于每个无人机包括硬件通信模块、DSP核心处理器、以及预留的与飞控模块、传感器连接的接口，所述的硬件通信模块接收其他无人机的硬件通信模块的数据并将其发送给DSP核心处理器，多个硬件通信模块组成自组网通信模块；所述的DSP核心处理器包括主DSP处理器和多个从DSP处理器，主DSP处理器和从DSP处理器均包括多个核心，其中每个核心上预载多个功能模块；传感器将采集的信息发送给DSP核心处理器，DSP核心处理器对硬件通信模块和传感器发送的数据进行数据类型识别并发送给对应的功能模块进行解算；将当前无人机的定位信息、航路点信息、自身载荷、任务决策信息通过自组网通信模块发送给其他无人机的硬件通信模块，将航路点信息或飞行控制指令发给飞控模块。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的多无人机系统的协同任务规划器，其特征在于主DSP处理器的核心0包括启动核与通信代码模块、多核通信处理模块、实时地图更新模块；所述的启动核与通信代码模块完成主从DSP处理器的启动，将DSP核心处理器解算后的数据发送给硬件通信模块；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张栋，张鹏飞，郑元世，闫晓东，许斌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：