一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法及系统，长机的自动驾驶仪接收指令，控制长机起飞，开始执行飞行任务，同时将自身飞行数据信息发送到编队飞行运动学模块，编队飞行运动学模块根据长机飞行状态数据计算出僚机跟随长机所需的飞行指令，和编队间隔指令汇总后一起发送到编队控制器模块，编队控制器将指令发送到各僚机，僚机做出相应跟随响应，同时将飞行姿态数据反馈到编队飞行运动学模块，密集编队是一个闭环系统。与单架无人机相比，多架无人机编队飞行进行协同侦察、协同作战等任务的成功率大为提高，解决了由于载重、成本等因素的限制，单架无人机已经很难完成日渐复杂的任务需求的技术问题。成日渐复杂的任务需求的技术问题。成日渐复杂的任务需求的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法及系统


[0001]本专利技术属于无人机集群控制
，涉及一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法及系统。

技术介绍

[0002]与单架无人机相比，多架无人机编队飞行进行协同侦察、协同作战等任务的成功率大为提高。无人机编队飞行的价值已经得到了普遍认同，很多地区相继推出了无人机编队飞行验证、演示项目，以及无人机编队协同作战方面的研究。
[0003]无人机以其低成本、无伤亡等优势，成为目前竞相发展的重点。然而，由于载重、成本等因素的限制，单架无人机已经很难完成日渐复杂的任务需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法及系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1，长机根据长机初始飞行机动指令飞行并实时输出长机飞行姿态和飞行位置数据；
[0008]S2，根据编队间隔指令及长机飞行姿态和飞行位置数据生成各僚机的初始飞行指令，实时采集各僚机的飞行姿态和飞行位置数据；
[0009]S3，根据各僚机的飞行姿态和飞行位置数据及长机实时输出的长机飞行姿态和飞行位置数据生成各僚机的实时飞行指令，各僚机根据实时飞行指令执行飞行任务。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，
[0011]所述各僚机在接收飞行数据信息，执行飞行任务中还包括以下步骤：
[0012]通过激光雷达监测本机与其他飞机的间隔距离，计算得到机间距离，调整与其他各机的间距。
[0013]所述长机接收的飞行机动指令和各僚机的飞行指令包括速度指令、航向指令、高度指令和编队模式指令。
[0014]所述编队模式指令包括自由编队模式和固定编队模式。
[0015]所述编队间隔指令包括间隔控制指令和直线间隔指令；
[0016]所述间隔控制指令包括x、y、z三个通道的间隔控制指令，用于固定编队模式的队形控制；
[0017]所述直线间隔指令包括各机间直线距离信息，用于自由编队模式。
[0018]所述长机和各僚机表面为黑色，反射率值≤70；所述长机和各僚机表面为白色，反射率值≥180。
[0019]一种飞机多机密集编队安全飞行控制系统，包括长机自动驾驶仪模块、编队飞行
运动学模块、编队控制器模块、编队间隔指令模块和僚机自动驾驶仪模块；
[0020]长机自动驾驶仪模块用于接收长机飞行机动指令，并实时输出长机飞行姿态和飞行位置的数据；
[0021]编队飞行运动学模块用于接收各机飞行姿态和飞行位置的数据，根据长机数据反馈，计算并发送各僚机的飞行指令；
[0022]编队间隔指令模块用于发送编队间隔指令
[0023]编队控制器模块用于接收各僚机的各项飞行指令和编队间隔指令的飞行数据信息，并将飞行数据信息发送至各僚机；
[0024]僚机自动驾驶仪模块用于接收僚机飞行数据信息，执行飞行任务，并实时输出僚机的飞行姿态和飞行位置的数据。
[0025]本系统的进一步改进在于，
[0026]所述僚机自动驾驶仪模块包括激光雷达单元和飞行数据处理单元。
[0027]一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1
‑
6任一项所述方法的步骤。
[0028]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1
‑
6任一项所述方法的步骤。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术公开了一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，与单架无人机相比，多架无人机编队飞行进行协同侦察、协同作战等任务的成功率大为提高，本专利技术的编队间隔指令具有较多的编队模式，可以根据不同的任务需求进行相应的变换；同时本专利技术的飞行信息采集后可以将飞行数据信息发送至各僚机，可以实现对各僚机的单独控制，长机与各僚机的通信也互相独立，避免了通信紊乱的现象，也便于对各僚机的单独控制，保证了队形的稳定性。
[0031]进一步的，本专利技术的僚机搭载激光雷达辅助进行机间间距控制和定位识别，相较于只采用GPS设备的无人机编队，提高了无人机的机间定位精度以及识别准确率，增强了无人机编队在复杂环境下的安全性以及可靠性，无人机编队在缺失GPS信号的情况下仍具有一定自主飞行能力。
附图说明
[0032]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0033]图1为本专利技术的工作原理示意图；
[0034]图2为本专利技术的机动指令模块原理图；
[0035]图3为本专利技术的间隔指令模块原理图；
[0036]图4为本专利技术的长机自动驾驶仪模块原理图；
[0037]图5为本专利技术的编队飞行运动学模型原理图；
[0038]图6为本专利技术的编队控制器模型原理图；
[0039]图7为本专利技术的僚机自动驾驶仪模块原理图；
[0040]图8为本专利技术的三机编队示意图；
[0041]图9为本专利技术的四机编队示意图；
[0042]图10为本专利技术的四机的十字平面编队示意图。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0044]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0046]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，长机根据长机初始飞行机动指令飞行并实时输出长机飞行姿态和飞行位置数据；S2，根据编队间隔指令及长机飞行姿态和飞行位置数据生成各僚机的初始飞行指令，实时采集各僚机的飞行姿态和飞行位置数据；S3，根据各僚机的飞行姿态和飞行位置数据及长机实时输出的长机飞行姿态和飞行位置数据生成各僚机的实时飞行指令，各僚机根据实时飞行指令执行飞行任务。2.根据权利要求1所述的一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，其特征在于，所述各僚机在接收飞行数据信息，执行飞行任务中还包括以下步骤：通过激光雷达监测本机与其他飞机的间隔距离，计算得到机间距离，调整与其他各机的间距。3.根据权利要求1所述的一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，其特征在于，所述长机接收的飞行机动指令和各僚机的飞行指令包括速度指令、航向指令、高度指令和编队模式指令。4.根据权利要求3所述的一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，其特征在于，所述编队模式指令包括自由编队模式和固定编队模式。5.根据权利要求3所述的一种飞机多机密集编队安全飞行控制方法，其特征在于，所述编队间隔指令包括间隔控制指令和直线间隔指令；所述间隔控制指令包括x、y、z三个通道的间隔控制指令，用于固定编队模式的队形控制；所述直线间隔指令包括各机间直线距离信息，用于自由编队模式。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贞报，林前辉，赵闻，党庆庆，张超，赵鹏，刘昕，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：