未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法技术

本发明专利技术公开了一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，包括：确定一个由未被配置为基站模式的N个无人机组成的无人机群；每一个无人机获取本体与周围物体之间的相对运动信息，调整本体的当前运行速度以得到最佳运行速度；从无人机群中筛选出距离定点基站最近且该距离达到预设阈值的一个无人机，将该无人机配置为基站模式后再获取其降落后的相对位置信息并反馈至指挥中心；将N

【技术实现步骤摘要】
未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法


[0001]本专利技术涉及无人机应用
，具体是一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法。

技术介绍

[0002]当高层建筑、地下矿井等封闭空间发生火灾、地震等灾害时，利用无人智能装备进行配合搜救无疑可以极大程度地提高搜救效率，从而提高遇险人员的存活率并减少救援人员的人身风险。但是由于灾害现场环境的复杂性和未知性，可能存在通信受限、实时定位精度不足等问题，使得搜救人员入室后的安全问题难以得到真正的保障。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0004]本专利技术提供一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，所述方法包括：确定一个参与未知室内环境搜索任务的无人机群，且无人机群内包含有未被配置为基站模式的N（N>1）个无人机；当无人机群在未知室内环境内进行自主协同覆盖搜索时，无人机群中的每一个无人机实时获取本体与周围物体之间的相对运动信息，进而对本体的当前运行速度进行调整更新，得到本体的最佳运行速度；通过定点基站实时监控自身与无人机群中的每一个无人机之间的距离信息，从中筛选出可视范围内距离最小且该距离达到预设阈值的一个无人机，再迫使该无人机降落并将其工作模式配置为基站模式；通过定点基站获取该无人机降落后的相对位置信息并反馈至指挥中心；将N
‑
1赋值给N并对无人机群进行成员更新，判断N是否为非零值；若是，则将该无人机指定为下一个执行监控任务的定点基站，再返回继续控制更新后的无人机群在未知室内环境内进行自主协同覆盖搜索；若否，则通过指挥中心对每一个无人机降落后的相对位置信息进行转换，得到无人机群基站的全局定位信息。
[0005]进一步地，所述无人机群中的每一个无人机实时获取本体与周围物体之间的相对运动信息包括：无人机群中的每一个无人机获取本体与邻近所有障碍物之间的相对距离信息和相对速度信息、本体与邻近其他无人机之间的相对距离信息和相对速度信息、以及邻近其他无人机的位置信息和速度信息。
[0006]进一步地，所述对本体的当前运行速度进行调整更新，得到本体的最佳运行速度包括：
无人机群中的每一个无人机基于本体与邻近其他无人机之间的相对距离信息以及邻近其他无人机的位置信息，计算出本体对进入其既定安全飞行范围内的所有无人机所产生的排斥速度信息；无人机群中的每一个无人机基于本体与邻近其他无人机之间的相对速度信息以及邻近其他无人机的速度信息，计算出本体在执行集群任务过程中对邻近其他无人机所产生的粘性速度信息；无人机群中的每一个无人机结合本体的当前运行速度、排斥速度信息、粘性速度信息以及与邻近所有障碍物之间的相对速度信息，计算出本体的最佳运行速度。
[0007]进一步地，每一个无人机本体的最佳运行速度的计算公式为：其中，为第i个无人机的最佳运行速度，为第i个无人机的当前运行速度，为第i个无人机的初始自驱动速度，为第i个无人机所产生的排斥速度信息，为第i个无人机所产生的粘性速度信息，N为障碍物总数量，为第i个无人机与第k个障碍物之间的相对速度信息。
[0008]进一步地，所述预设阈值为定点基站所规定的中继距离。
[0009]进一步地，所述通过定点基站获取该无人机降落后的相对位置信息包括：通过定点基站所设置的图像采集装置对该无人机所在区域的图像信息进行采集，再从所述图像信息中提取出该无人机相对于定位基站的方位信息；基于所述方位信息对定点基站所设置的云台装置进行偏转姿态调整，再通过云台装置上所设置的激光测距装置对该无人机相对于定点基站的距离信息进行测量；根据该无人机相对于定点基站的方位信息和距离信息，确定该无人机相对于定点基站的位置信息。
[0010]进一步地，所述通过指挥中心对每一个无人机降落后的相对位置信息进行转换，得到无人机群基站的全局定位信息包括：通过指挥中心将每一个无人机降落后的相对位置信息进行融合，得到所有无人机降落后的全局相对位置信息；以初始的定点基站所在位置为基准，将所有无人机降落后的全局相对位置信息转换成全局绝对位置信息。
[0011]本专利技术至少具有以下有益效果：通过无人机群中每一个无人机之间的信息交互与自主速度更新，使得无人机群可在未知室内环境内进行有效搜索，在此过程中将无人机群中每一个无人机作为可移动的定位基站，将非视距定位问题转化为视距定位问题，由此实现无人机群基站在未知室内环境内的自主覆盖布设，从而提高搜救人员进入未知室内环境内的实时定位精度，为快速搜救工作提供有利条件。
附图说明
[0012]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本
专利技术的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0013]图1是本专利技术实施例中的无人机的结构组成示意图；图2是本专利技术实施例中的一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法的流程示意图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0016]请参考图1，图1示出了本专利技术实施例中的无人机的结构组成示意图，该无人机包括毫米波探测装置、UWB定位装置、无线通信装置、数据处理装置、飞控装置、图像采集装置、云台装置和激光测距装置；其中，所述无线通信装置、所述数据处理装置和所述飞控装置集成在该无人机内置的印刷电路板上。
[0017]基本的，所述毫米波探测装置和所述UWB定位装置分别设置在该无人机的两个机翼上，当该无人机在自主执行未知室内环境内的覆盖搜索任务时，所述毫米波探测装置用于探测出该无人机与邻近所有障碍物之间的相对距离信息和相对速度信息并将其反馈至所述数据处理装置，所述UWB定位装置用于探测出该无人机与邻近其他无人机之间的相对距离信息和相对速度信息并将其反馈至所述数据处理装置，所述无线通信装置用于接收其他无人机的位置信息和速度信息并将其反馈至所述数据处理装置，再由所述数据处理装置根据上述所获取到的各个相对运动信息来计算出该无人机的最佳运行速度，最终由所述飞控装置对该无人机的当前飞行状态进行调整。
[0018]此外，所述图像采集装置和所述云台装置分别设置在该无人机的机体顶部，所述激光测距装置固定安装在所述云台装置上，当该无人机已经降落成为定点基站之后，所述图像采集装置用于采集相邻无人机所在区域的图像信息并将其反馈至所述数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，其特征在于，所述方法包括：确定一个参与未知室内环境搜索任务的无人机群，且无人机群内包含有未被配置为基站模式的N（N>1）个无人机；当无人机群在未知室内环境内进行自主协同覆盖搜索时，无人机群中的每一个无人机实时获取本体与周围物体之间的相对运动信息，进而对本体的当前运行速度进行调整更新，得到本体的最佳运行速度；通过定点基站实时监控自身与无人机群中的每一个无人机之间的距离信息，从中筛选出可视范围内距离最小且该距离达到预设阈值的一个无人机，再迫使该无人机降落并将其工作模式配置为基站模式；通过定点基站获取该无人机降落后的相对位置信息并反馈至指挥中心；将N
‑
1赋值给N并对无人机群进行成员更新，判断N是否为非零值；若是，则将该无人机指定为下一个执行监控任务的定点基站，再返回继续控制更新后的无人机群在未知室内环境内进行自主协同覆盖搜索；若否，则通过指挥中心对每一个无人机降落后的相对位置信息进行转换，得到无人机群基站的全局定位信息。2.根据权利要求1所述的未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，其特征在于，所述无人机群中的每一个无人机实时获取本体与周围物体之间的相对运动信息包括：无人机群中的每一个无人机获取本体与邻近所有障碍物之间的相对距离信息和相对速度信息、本体与邻近其他无人机之间的相对距离信息和相对速度信息、以及邻近其他无人机的位置信息和速度信息。3.根据权利要求2所述的未知室内环境中基于无人机群的基站自主协同部署方法，其特征在于，所述对本体的当前运行速度进行调整更新，得到本体的最佳运行速度包括：无人机群中的每一个无人机基于本体与邻近其他无人机之间的相对距离信息以及邻近其他无人机的位置信息，计算出本体对进入其既定安全飞行范围内的所有无人机所产生的排斥速度信息；无人机群中的每一个无人机基于本体与邻近其他无人机之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恪，姚瑶，范衠，邹延宾，曹峻华，梁家平，欧泽丰，叶豪盛，黄晨，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：