[发明专利]一种无人机编队控制系统及方法

摘要

本发明涉及一种无人机编队控制系统及方法。解决现有多架无人机没有编队控制，操作繁琐且容易出现碰撞的问题。系统包括遥控器、主控机和僚机，遥控器包括相连的控制单元和第一无线通信单元，主控机和僚机都包括处理单元、第二无线通信单元、第三无线通信单元、GPS定位单元、高度传感器单元，第一无线通信单元分别与主控机、僚机的第二无线通信单元相连，主控机的第三无线通信单元与僚机的第三无线通信单元相连。无人机编队通过精确位置定位，模拟飞行路线来实现编队飞行。发明的优点是能同时控制多个无人机，多架无人机之间形成编队进行飞行，这使得无需多人进行操控，减少了操作繁琐度，并且也减少了多架无人机之间发生碰撞的问题。

主权项

1.一种无人机编队控制方法，采用一种无人机编队控制系统，包括遥控器、主控机和僚机，所述遥控器包括控制单元(4)、第一无线通信单元(5)，第一无线通信单元与控制单元连接，所述主控机和僚机都包括处理单元(9)、第二无线通信单元(6)、第三无线通信单元(7)、GPS定位单元(10)、高度传感器单元(11)，所述第二无线通信单元、第三无线通信单元、GPS定位单元、高度传感器单元分别与处理单元相连，第一无线通信单元分别与主控机、僚机的第二无线通信单元无线相连，主控机的第三无线通信单元与僚机的第三无线通信单元无线相连；遥控器：将操作指令发送给主控机，接收主控机和僚机的位置信息和飞行数据；主控机：接收遥控器的操作指令并转发给僚机，同时还实时将自身位置信息、飞行数据转发给僚机，主控机根据操作指令进行飞行控制，在编队移动过程中实时根据自身的位置信息计算出僚机的编队位置信息并发送给僚机；僚机：实时向主机发送自身位置信息、飞行数据，根据主控机飞行数据与主控机汇合形成编队，在编队移动时根据操作指令、僚机编队位置信息、主控机飞行数据计算出在指令反应时间内僚机编队跟随路线，僚机根据编队飞行路线进行飞行；系统还包括有地图单元(8)，地图单元与控制单元(4)相连接；所述主控机(2)和僚机(3)都还包括有角度传感器单元(12)，角度传感器单元与处理单元(9)相连；系统还包括有超声波测距单元(13)，超声波测距元与处理单元(9)相连；其特征是包括无人机编队汇合控制步骤和编队飞行控制步骤，编队汇合控制步骤包括：S11.遥控器控制主控机和僚机起飞分别起飞，控制主控机处在悬停状态，主控机向僚机发送开始编队命令和主控机位置A0的位置信息；S12.僚机根据主控机的位置信息向主控机靠拢，到达相距主控机距离为L位置B0′后停止，组成编队队列，L为设定的主控机与僚机编队间距值；编队飞行控制步骤包括：S21.主控机接收到遥控器操作指令后，计算出在指令反应时间T结束时僚机相对此时主控机位置A2的编队位置B2，主控机将操作指令、此时主控机位置A1位置信息、飞行方向、僚机编队位置信息B2发送给僚机，并接收此时僚机位置B1位置信息；S22.僚机根据主控机发送的信息计算出指令反应时间T内僚机跟随路线r2，并计算出僚机跟随路线中飞行的跟随速度；僚机跟随路线的计算步骤包括：S221.主控机位置A1与僚机位置B1之间连线为l1，经过A1且垂直连线l1的线为l2，将主控机飞行方向与l2之间的夹角设为编队飞行角度a；S222.判断僚机位置B1与飞行方向指向的线是否位于l2的同一侧，若在同一侧则执行内侧路线模拟策略，若不在同一侧则执行外侧路线模拟策略；内侧路线模拟策略包括：s11.从僚机位置B1出发，垂直A1和A2的连线且远离A1和A2的连线前进到i点，僚机位置B1到i点的距离为s1，s1＝L‑Lcosa；s12.从i点出发到达僚机位置B2，i点到僚机位置B2的距离为s2，s2＝s0‑Lsina，s0为主控机位置A1到主控机位置A2的距离，完成路线模拟；外侧路线模拟策略包括：s21.从僚机位置B₁出发，绕主控机位置A₁旋转角度a达到i′点，旋转路线的距离为s₁′，s22.从i′点出发到达僚机位置B2，i′点到僚机位置B2的距离为s2′，s2′＝s0，s0为主控机位置A1到主控机位置A2的距离，完成路线模拟；S23.僚机按照跟随路线飞行，在一个指令反应时间结束后重新回到编队队列中的位置。