无人机集群编队控制方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种无人机集群编队控制方法和装置中，该方法长机通过振翅编码信号传输编队控制信号，跟随无人机直接通过视觉传感器获取信息，不依赖于远程通信，减少了通信不稳定和延迟的影响，提高编队协同的稳定性；无人机通过振翅编码和视觉传感器实现自主编队控制，增加了对复杂和动态环境的适应性和灵活性

【技术实现步骤摘要】
无人机集群编队控制方法和装置


[0001]本申请涉及集群编队控制
，特别是涉及一种无人机集群编队控制方法和装置
。

技术介绍

[0002]无人机编队集群控制是一种将多架无人机组织成编队并实现协同行动的控制方法
。
它在无人机应用领域有着广泛的潜力，例如灾害监测
、
农业植保等
。
目前，随着无人机编队规模的增大，集群中的个体数量增加，编队控制的复杂性也随之增加
。
如何有效地管理大规模编队并保持稳定的协同行动是一个挑战
。
此外，在编队中，每架无人机可能需要做出独立的决策，并与其他无人机协同完成任务
。
如何实现分布式的集群决策，使得每个无人机都能在整体目标的指导下做出合理的决策，是一个复杂问题
。
所以如何解决上述无人机编队控制问题的亟需考虑的
。
[0003]对于上述主要问题，现有的解决方法主要有集群决策算法，例如开发分布式的集群决策算法，使得每个无人机能够根据整体目标做出合理的决策，并实现编队中的协调行动
。
此外，也有部分方法使用了强化学习技术，让无人机通过与环境交互学习最优策略，逐步提高编队控制的效率和鲁棒性
。
然而，这些现有方法仍然存在一些缺陷和挑战
。
例如在分布式决策中，确保编队中所有无人机的决策都能达成一致，以实现整体协同行动，是一个复杂的问题
。
在分布式决策中，确保编队中所有无人机的决策都能达成一致，以实现整体协同行动，是一个巨大的挑战
。
另外在现有的无人机编队集群控制方法中，无线信号可能受到干扰和延迟，导致通信不稳定，从而影响编队的协同行动
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种无人机集群编队控制方法和装置
。
[0005]一种无人机集群编队控制方法，无人机集群编队控制采用集中控制方式；长机的机翼为可振翅结构，在无人机的指定位置安装传感器来监测机翼摆动角度；无人机集群内每个无人机配备高分辨率视觉传感器和图像处理模块；所述方法包括：
[0006]所述长机通过振翅动作进行编码，得到振翅编码信号
。
[0007]每个跟随无人机通过视觉传感器实时采集图像，并根据所述图像进行目标识别，得到目标识别结果
。
[0008]所述跟随无人机对接收的所述振翅编码信号进行解析，并将解析的编码值结合预设的头文件结合，生成对应的控制指令
。
[0009]所述跟随无人机根据所述控制指令和目标识别结果，进行自主编队调整
。
[0010]所述长机通过实时视觉反馈和振翅编码信号来调整编队形态
。
[0011]在其中一个实施例中，所述长机通过振翅动作进行编码，得到振翅编码信号包括：
[0012]逆时针滚动机翼，从水平0°
滚转到
‑
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期
。
[0013]顺时针滚动机翼，从水平0°
滚转到
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期
。
[0014]在其中一个实施例中，所述跟随无人机接收所述振翅编码信号，并进行解析，包括：
[0015]所述跟随无人机接收所述振翅编码信号，并根据目标在其视场位置进行编码解析：
[0016]当目标处于后视场时，机翼进行逆时针滚动，从水平0°
滚转到
‑
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期，振翅编码信号解析为编码“0”；机翼顺时针滚动，从水平0°
滚转到
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期，振翅编码信号解析为编码“1”。
[0017]当目标位于无人机前
、
左右视场时，左右动作是正向
。
[0018]当目标位于无人机后视场时，左右动作是反向
。
[0019]在其中一个实施例中，所述跟随无人机根据所述控制指令和目标识别结果，进行自主编队调整，包括：
[0020]所述跟随无人机根据预设的头文件和控制指令，无人机判断是否需要调整编队形态和执行特定的动作，得到决策结果
。
[0021]所述跟随无人机根据目标在其视场的位置，确定动作执行指令
。
[0022]所述跟随无人机根据所述决策结果和所述动作执行指令，进行自主编队调整
。
[0023]在其中一个实施例中，所述自主编队调整包括：编队形成
、
维持编队形态以及视觉避障
。
[0024]在其中一个实施例中，自主编队调整过程为：
[0025]编队形成：该阶段为初始阶段，跟随无人机根据预定的编队形态和位置信息，自动调整飞行参数，以与其他跟随无人机形成编队；所述飞行参数包括：飞行速度
、
高度和方向
。
[0026]维持编队形态：一旦编队形成，跟随无人机会持续监测其他跟随无人机的位置和动态，并不断调整自身的飞行参数，以保持编队形态的稳定性和一致性
。
[0027]避免碰撞和避障：在编队调整过程中，跟随无人机会使用视觉信息来检测可能的碰撞或障碍物；当发现潜在的碰撞或障碍，则自动采取避免措施
。
[0028]协调行动：跟随无人机之间通过自主分享，以协调编队内各个跟随无人机的行动；包括共享目标位置信息
、
协商编队速度和方向，以确保编队能够有效地完成任务
。
[0029]在其中一个实施例中，视觉避障的具体步骤包括：
[0030]将光流估计用于检测和跟踪障碍物的移动，以及无人机的相对运动
。
[0031]通过多个视觉图像传感器或深度传感器进行三维环境建模，确定感知障碍物的位置和形状
。
[0032]采用无人机中搭载的
YOLOV7
算法，检测和识别障碍物位置，进行避障决策
。
[0033]在其中一个实施例中，每个跟随无人机通过视觉传感器实时采集图像，并根据所述图像进行目标识别，得到目标识别结果，包括：
[0034]每个跟随无人机通过视觉传感器实时采集图像
。
[0035]所述跟随无人机根据所述图像，采用自监督学习方法自动生成的标签来训练深度学习模型，得到预训练深度学习模型
。
[0036]以预训练深度学习模型作为基础模型，对其进行微调以适应特定任务
。
[0037]在微调后的练深度学习模型中加入了注意力机制用于提高深度估计的精度，确定
图像中与深度相关的区域
。
[0038]将图像中与深度相关区域的图像通过卷积神经网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人机集群编队控制方法，其特征在于，无人机集群编队控制采用集中控制方式；长机的机翼为可振翅结构，在无人机的指定位置安装传感器来监测机翼摆动角度；无人机集群内每个无人机配备高分辨率视觉传感器和图像处理模块；所述方法包括：所述长机通过振翅动作进行编码，得到振翅编码信号；每个跟随无人机通过视觉传感器实时采集图像，并根据所述图像进行目标识别，得到目标识别结果；所述跟随无人机对接收的所述振翅编码信号进行解析，并将解析的编码值结合预设的头文件结合，生成对应的控制指令；所述跟随无人机根据所述控制指令和目标识别结果，进行自主编队调整；所述长机通过实时视觉反馈和振翅编码信号来调整编队形态
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长机通过振翅动作进行编码，得到振翅编码信号包括：：逆时针滚动机翼，从水平0°
滚转到
‑
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期；顺时针滚动机翼，从水平0°
滚转到
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟随无人机接收所述振翅编码信号，并进行解析，包括：所述跟随无人机接收所述振翅编码信号，并根据目标在其视场位置进行编码解析：当目标处于后视场时，机翼进行逆时针滚动，从水平0°
滚转到
‑
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期，振翅编码信号解析为编码“0”；机翼顺时针滚动，从水平0°
滚转到
15
°
，然后回到中心位置0°
，完成一个动作周期，振翅编码信号解析为编码“1”；当目标位于无人机前
、
左右视场时，左右动作是正向；当目标位于无人机后视场时，左右动作是反向
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟随无人机根据所述控制指令和目标识别结果，进行自主编队调整，包括：所述跟随无人机根据预设的头文件和控制指令，无人机判断是否需要调整编队形态和执行特定的动作，得到决策结果；所述跟随无人机根据目标在其视场的位置，确定动作执行指令；所述跟随无人机根据所述决策结果和所述动作执行指令，进行自主编队调整
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自主编队调整包括：编队形成
、
维持编队形态以及视觉避障
。6.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，自主编队调整过程为：编队形成：该阶段为初始阶段，跟随无人机根据预定的编队形态和位置信息，自动调整飞行参数，以与其他跟随无人机形成编队；所述飞行参数包括：飞行速度
、
高度和方向；维持编队形态：一旦编队形成，跟随无人机会持续...

【专利技术属性】
技术研发人员：章双全，潘志强，马衍青，李敏，郑铁宁，
申请(专利权)人：辰极智航北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：