[发明专利]一种面向无人机集群的协同控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种面向无人机集群的协同控制系统，包括无人机集群和地面站；无人机集群是由多架异构无人机组成的集群；地面站包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括AR人机交互模块、数据处理模块、无线传输模块；数据处理模块分别与AR人机交互模块、无线传输模块连接；其中，AR人机交互模块用于人机交互；数据处理模块用于数据处理；无线传输模块用于地面站与无人机集群之间的数据传输；软件部分采用模块化设计，并为各个功能模块提供统一的通信方式和监测管理服务；本发明地面站系统增加AR人机交互功能，通过叠加在真实环境中的虚拟场景给无人机集群下达飞行任务，给用户提供自然友好、具有沉浸感的操作体验。

技术领域

本发明涉及无人机技术的研究领域，特别涉及一种面向无人机集群的协同控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，无人机得到了广泛的应用，在航拍、农业植保、快递运输、灾难救援、地理测绘、资源勘探、电力巡检、军事作战等各个领域都发挥了作用。由于单个无人机的作业能力有限，人们已经不再局限于使用单一的无人机，而是开始关注于无人机集群的协同应用。地面站是整个无人机系统的指挥控制中心，能对无人机的飞行状态进行监控，控制无人机完成飞行作业任务。与无人机集群相对应，地面站也从“一站一机”的形式向着“一站多机”的方向发展。

但是，现有技术中也存在着一些问题。第一，人机交互方式单一。现有的地面站系统通常只为用户提供图形用户界面的操作方式，用户操作起来不够灵活和便捷，操作体验不够好。第二，地面站与无人机集群之间的时间不一致问题。时间同步可以保证地面站与无人机集群的全局时间一致性，给无人机集群的协同控制提供时间基准。缺少这个时间基准，无人机集群就无法相互协调、协同作业。而采用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)来为无人机集群提供统一的时间，会存在抗屏蔽性差、安全性低、易受到磁场和气候等影响的问题。第三，支持无人机集群协同作业的能力较差。现有的地面站一般是对无人机的飞控进行直接的控制，在无人机集群的自主飞行、实时任务分配、协同控制以及智能化数据决策方面缺少较好的支持。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种面向无人机集群的协同控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种面向无人机集群的协同控制方法。

本发明的主要目的通过以下的技术方案实现：

一种面向无人机集群的协同控制系统，包括无人机集群和地面站；所述无人机集群是由多架异构无人机组成的集群；所述地面站包括硬件部分和软件部分；

所述硬件部分包括AR人机交互模块、数据处理模块、无线传输模块；所述数据处理模块分别与AR人机交互模块、无线传输模块连接；其中，所述AR人机交互模块用于人机交互；所述数据处理模块用于数据处理；所述无线传输模块用于地面站与无人机集群之间的数据传输；

所述软件部分采用模块化设计，并为各个功能模块提供统一的通信方式和监测管理服务，其中功能模块包括：图形用户界面模块、人机交互代理模块、时间同步模块、集群通信模块、数据存储模块、智能数据分析模块、任务规划模块、群体智能模块、编队控制模块。

进一步地，所述AR人机交互模块为：AR人机交互设备，为用户提供基于AR的多模态人机交互方式，通过语音、视觉、动作、真实环境等与虚拟场景的结合给用户提供一种自然友好、沉浸式的体验。

进一步地，所述数据处理模块为便携式计算机。

进一步地，所述软件部分通过软件总线为各个功能模块提供统一的通信方式和监测管理服务。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：

一种面向无人机集群的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、地面站与无人机建立通信连接，并获取无人机信息和状态；