【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机集群，具体为无人机集群系统及其工作方法。
技术介绍
1、无人机集群是指多个无人机协同工作，以完成复杂任务或覆盖大范围区域，这种技术的出现引发了对各种领域的革新，其用途多种多样，包括但不限于军事应用、应急救援以及智能农业。
2、一般的，传统无人机集群系统方案在大规模数据处理或复杂计算任务上表现不佳，需要更多的硬件、人力和时间资源去随时协调，成本相对较高，而且在处理大规模问题时存在可扩展性的问题，无法应对增加的工作负荷，同时应对快速变化的需求或环境时表现较差，传统无人机集群系统基于过时的技术和标准导致性能和功能、交互性以及接受度低。
3、综上，需要提出无人机集群系统及其工作方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供无人机集群系统及其工作方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、无人机集群系统，包括通信模块、协同模块、碰撞避免模块、导航模块、定位模块、环境适应性模块、安全性模块、数据处理模块以及实时决策模块，
4、所述通信模块、协同模块、碰撞避免模块、导航模块、定位模块、环境适应性模块、安全性模块、数据处理模块以及实时决策模块之间通信连接；
5、所述通信模块与协同模块为双向连接、所述通信模块与碰撞避免模块为双向连接、所述通信模块与导航模块为双向连接、所述通信模块与定位模块为双向连接、所述通信模块与环境适应性模块为双向连接、所
6、所述协同模块与通信模块双向连接、所述协同模块与碰撞避免模块双向连接、所述协同模块与导航模块双向连接、所述协同模块与实时决策模块双向连接，用于接收任务指令，共享协同信息；
7、所述碰撞避免模块与通信模块双向连接、所述碰撞避免模块与协同模块双向连接、所述碰撞避免模块与导航模块双向连接、所述碰撞避免模块与定位模块双向连接，所述碰撞避免模块与实时决策模块双向连接，用于接收飞行信息，提供碰撞避免建议；
8、所述导航模块与通信模块双向连接、所述导航模块与协同模块双向连接、所述导航模块与碰撞避免模块双向连接、所述导航模块与定位模块双向连接、所述导航模块与实时决策模块双向连接，用于接收任务路径信息，提供当前位置和导航调整；
9、所述定位模块与通信模块双向连接、所述定位模块与协同模块双向连接、所述定位模块与导航模块双向连接、所述定位模块与环境适应性模块双向连接、所述定位模块与实时决策模块双向连接，用于提供当前位置信息，接收可能影响定位的环境信息；
10、所述环境适应性模块与通信模块双向连接、所述环境适应性模块与协同模块双向连接、所述环境适应性模块与碰撞避免模块双向连接、所述环境适应性模块与实时决策模块双向连接，用于接收安全性指令，提供系统状态和安全建议；
11、所述数据处理模块与通信模块双向连接、所述数据处理模块与导航模块双向连接、所述数据处理模块与环境适应性模块双向连接、所述数据处理模块与实时决策模块双向连接，用于接收和处理传感器数据，提供处理后的信息；
12、所述实时决策模块与通信模块双向连接、所述实时决策模块与协同模块双向连接、所述实时决策模块与碰撞避免模块双向连接、所述实时决策模块与导航模块双向连接、所述实时决策模块与环境适应性模块双向连接、所述实时决策模块与安全性模块双向连接、所述实时决策模块与数据处理模块双向连接，用于接收来自其他模块的信息，提供实时决策和指令。
13、作为优选，通信模块包括通信协议处理单元以及网络管理单元；通信协议处理单元用于处理通信协议，确保与其他无人机的有效通信；网络管理单元用于管理集群内部和外部通信网络，处理通信路由和带宽分配。
14、作为优选，协同模块包括协同控制单元以及任务分配和规划单元；协同控制单元用于确保无人机之间的协同工作，制定飞行计划，避免碰撞；任务分配和规划单元用于将任务分配给集群中的不同无人机，并规划执行路径。
15、作为优选，碰撞避免模块包括传感器融合单元以及碰撞预测和规避单元；传感器融合单元用于将来自传感器的数据融合，提高碰撞检测的准确性，传感器数据包括摄像头、雷达、激光雷达；碰撞预测和规避单元用于分析数据，预测碰撞风险，并采取规避措施。
16、作为优选，导航模块包括惯性导航单元和视觉导航单元；惯性导航单元用于提供对无人机运动的实时监测和估计；视觉导航单元利用视觉传感器进行地标识别和导航；定位模块包括gps单元和环境感知单元；gps单元用于提供全球定位信息；环境感知单元通过外部传感器或地图数据改善定位准确性。
17、作为优选，环境适应性模块包括气象传感器以及环境地图单元；气象传感器用于检测天气条件，调整飞行计划；环境地图单元用于构建并更新飞行环境地图，支持飞行决策。
18、作为优选，安全性模块包括飞行控制单元以及防护单元；飞行控制单元用于监控和控制飞行，包括对异常情况的应急响应；防护单元用于防范潜在的物理攻击或干扰。
19、作为优选，数据处理模块包括数据处理单元以及机器学习单元；数据处理单元用于处理传感器数据，进行实时的数据分析；机器学习单元用于实时决策、学习和优化飞行策略。
20、作为优选，实时决策模块包括决策单元以及路径规划单元；决策单元基于传感器数据和任务要求做出实时决策；路径规划单元根据任务和环境动态调整无人机路径。
21、无人机集群系统的工作方法，
22、s1.启动通信，确保无人机使用兼容的通信协议，处理通信协议的握手和认证过程，确保集群内通信的安全性，实时监控通信质量，根据需求调整通信频率和协议，管理集群内部网络拓扑，确保各个无人机之间的通信畅通，处理外部通信，动态调整通信路由，适应网络拓扑的变化，进行无人机集群飞行任务；
23、s2.无人机飞行过程中定期更新集群状态，包括位置、速度和任务完成情况，根据集群状态制定维持协同飞行的策略，避免碰撞和最优化路径规划，支持异常情况的处理，例如失联或故障的无人机的替代；
24、s3.无人机飞行过程中接收来自任务控制中心的任务要求，根据任务类型、优先级和无人机的当前状态，动态分配任务，规划任务执行路径，考虑避障、能源效率等因素；
25、s4.无人机飞行过程中收集来自各种传感器的数据，数据由摄像头、雷达和激光雷达提供，将数据进行时空融合，建立对无人机周围环境的整体感知，使用融合的传感器数据进行碰撞预测，识别潜在的碰撞风险，制定规避策略，包括调整飞行高度、速度或路径，实时更新规避策略以适应环境变化；
26、s5.无人机飞行过程中基于惯性传感器提供实时的无人机运动状态，融合其他定位数据，提高导航准确性，利用摄像头和图像处理算法进行地标识别和相对定位，在没有gps信号的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.无人机集群系统，包括通信模块、协同模块、碰撞避免模块、导航模块、定位模块、环境适应性模块、安全性模块、数据处理模块以及实时决策模块，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：
10.根据权利要求1-9任意一项所述的工作方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.无人机集群系统，包括通信模块、协同模块、碰撞避免模块、导航模块、定位模块、环境适应性模块、安全性模块、数据处理模块以及实时决策模块，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭智诚，孙山林，王勇军，姚钘，李国，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：
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