CN105223964B - 一种用于无人机编队飞行的控制*** - Google Patents

一种用于无人机编队飞行的控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN105223964B
CN105223964B CN201510622433.5A CN201510622433A CN105223964B CN 105223964 B CN105223964 B CN 105223964B CN 201510622433 A CN201510622433 A CN 201510622433A CN 105223964 B CN105223964 B CN 105223964B
Authority
CN
China
Prior art keywords
formation
leader
control device
flight
wing plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510622433.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105223964A (zh
Inventor
徐光延
任利民
陈侠
张红梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aerospace University
Original Assignee
Shenyang Aerospace University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aerospace University filed Critical Shenyang Aerospace University
Priority to CN201510622433.5A priority Critical patent/CN105223964B/zh
Publication of CN105223964A publication Critical patent/CN105223964A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105223964B publication Critical patent/CN105223964B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/104Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft involving a plurality of aircrafts, e.g. formation flying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于无人机编队飞行的控制***,包括一个长机编队控制装置、多个僚机编队控制装置和一个地面装置。所述长机编队控制器包括:卫星导航模块、地面站通讯电台接口、编队通讯电台接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Station)接口和一套长机编队控制器软件;所述僚机编队控制装置包括:僚机编队控制器、僚机自动驾驶仪和僚机编队通讯电台;所述僚机编队控制器包括:卫星导航模块、编队通讯电台接口、SBUS接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Station)接口和一套僚机编队控制器软件;所述地面装置包括地面控制站和地面差分基站,地面控制站与地面通讯电台连接,地面差分基站与地面差分电台相连。

Description

一种用于无人机编队飞行的控制***
技术领域
本发明涉及无人机编队飞行控制技术领域。
背景技术
由于单无人机所搭载的设备有限,而编队作业的无人机可以分散挂载设备,同样架数编队飞行的无人机可以携带更多的设备,编队飞行也能节省能源。无人机编队飞行是无人机发展的一个重要趋势,拥有广阔的发展前景。
本发明就是在这样的背景下,发明一种用于无人机编队飞行的控制***,该***较以往方案相比的最大不同在于将编队控制的任务与自动驾驶仪分开在两个不同的设备上。将编队控制的任务由一个叫做编队控制器的装置完成,这样做的好处一是减少自动驾驶仪的处理负担,二是当编队控制要求改变时,原有的自动驾驶仪不必作任何改动,只需开发编队控制器即可。最大程度的利用现有的自动驾驶技术,集中精力开发编队控制器。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于无人机编队飞行的控制***,以实现多架无人机按照地面控制站的规划进行自主起飞、编队飞行和自主着陆。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种无人机编队飞行的控制***,包括一个长机编队控制装置、多个僚机编队控制装置和一个地面装置。
所述长机编队控制装置包括:长机编队控制器、长机自动驾驶仪、长机地面通讯电台和长机编队通讯电台;所述长机自动驾驶仪、长机地面通讯电台和长机编队通讯电台分别与长机编队控制器相连;
所述长机编队控制器包括:卫星导航模块、地面站通讯电台接口、编队通讯电台接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Station)接口和一套长机编队控制器软件;所述地面站通讯电台接口与长机地面通讯电台连接;所述编队通讯电台接口与长机编队通讯电台连接;所述GNSS接口和GCS(Ground Control Station)接口分别与长机自动驾驶仪连接;一套长机编队控制器软件,作用于长机编队控制器各个接口和模块;
所述僚机编队控制装置包括:僚机编队控制器、僚机自动驾驶仪和僚机编队通讯电台;所述僚机自动驾驶仪和僚机编队通讯电台分别与僚机编队控制器相连;
所述僚机编队控制器包括:卫星导航模块、编队通讯电台接口、SBUS接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Station)接口和一套僚机编队控制器软件;所述编队通讯电台接口与僚机编队通讯电台连接; 所述SBUS接口、GNSS接口和GCS(Ground Control Station)接口分别与僚机自动驾驶仪连接;一套僚机编队控制器软件,作用于僚机编队控制器各个接口和模块;
所述地面装置包括地面控制站和地面差分基站,地面控制站与地面通讯电台连接,地面差分基站与地面差分电台相连。
一种用于无人机编队飞行的控制***,其控制方法为,
所述长机编队控制器的卫星导航模块,选用市场上较成熟的产品,能够接收美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、日本的QZSS或中国的北斗卫星导航信息,长机编队控制器从中选择一种或者结合多种导航信息,得到最为可靠和准确的导航信息,从而解算出长机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分算法的一个输入。
所述长机编队控制器的地面通讯电台接口,与所述地面通讯电台连接,用于接收地面控制站发来的控制指令和发送编队的飞行信息,长机编队控制器根据该接口获取的地面站的控制指令来进行任务的重规划与重分配,同时也将获取的编队飞行信息传送给地面站,供地面监控。
所述长机编队控制器的编队通讯电台接口,与所述长机编队通讯电台连接,用于编队内组网通信。通过该接口,编队控制器发送编队控制指令、分配各个僚机任务、广播本机的飞行信息,获取编队中其它无人机的飞行参数,并将处理过的参数通过地面站通讯电台接口传送给地面。
所述长机编队控制器的NSS接口,与所述长机的无人机自动驾驶仪连接,用于输出长机自动驾驶仪所需的定位信息,起飞着陆阶段,该定位信息由编队控制器通过由卫星导航模块获得的位置信息与地面差分基站之间作差分算法,得到精确的定位信息,并将该定位信息通过GNSS接口传给长机的自动驾驶仪。编队飞行时,定位信息仅由长机的卫星导航模块获得。
所述长机编队控制器的GCS(Ground Control Station)接口与所述长机的无人机自动驾驶仪连接,用于与所述的长机自动驾驶仪通信,长机编队控制器通过该接口向长机自动驾驶仪发送飞行航迹和飞行任务,同时接收自动驾驶仪传来的飞行状态参数。
所述长机编队控制器软件,包括地面站通信、编队通讯、GNSS串口通信、RTK差分算法、获取卫导模块信息和飞行模式切换管理。飞行模式包括:飞行设置,飞行自检,自主起飞,编队聚合,编队飞行,队形保持,队形变换,编队解聚,自主着陆。其中飞行设置和飞行自检在起飞前,编队飞行、队形保持、队形变换、编队解聚是在飞行过程中。
所述僚机编队控制器的卫星导航模块,该模块选用市场上较成熟的产品,能够接收美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、日本的QZSS或中国的北斗卫星导航信息,僚机编队控制器从中选择一种或者结合多种导航信息,得到最为可靠和准确的导航信息,从而解算出僚机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分定位算法的一个输入。
所述僚机编队控制器的编队通讯电台接口,与所述僚机的编队通讯电台连接,用于编队内组网通信,通过该接口,僚机编队控制器接收长机的编队控制指令和任务、获取编队中其它无人机的飞行参数,同时广播本机的飞行信息。僚机通过该电台与长机实现伪距差分定位。
所述僚机编队控制器的SBUS接口,与所述僚机的无人机自动驾驶仪连接,用于输出僚机自动驾驶仪所需的控制信号。通过该接口控制僚机自动驾驶仪的工作模式,在起飞着陆阶段,自动驾驶仪工作在自主起飞着陆模式;在编队飞行阶段,自动驾驶仪工作在增稳模式。
所述僚机编队控制器的GNSS接口,与所述僚机的无人机自动驾驶仪连接,用于僚机在起飞着陆阶段,或者不再编队状态下,输出给僚机自动驾驶仪所需的定位信息。
所述僚机编队控制器的GCS(Ground Control Station)接口与所述僚机的无人机自动驾驶仪连接,用于与所述的僚机自动驾驶仪通信。僚机编队控制器通过该接口向僚机自动驾驶仪发送飞行任务,同时接收僚机自动驾驶仪传来的飞行状态参数。
所述僚机编队控制器软件,包括编队通讯、GNSS串口通信、SBUS遥控指令、RTK差分算法、伪距差分算法、获取卫导模块信息和飞行模式切换管理。飞行模式包括:飞行设置,飞行自检,自主起飞,编队聚合,编队飞行,队形保持,队形变换,编队解聚,自主着陆。其中飞行设置和飞行自检在起飞前,编队飞行、队形保持、队形变换、编队解聚是在飞行过程中。随着飞行模式的不同,用于定位的差分算法也不同。起飞和着陆时采用RTK定位,编队飞行过程中采用伪距差分算法定位,编队飞行过程中采用伪距差分算法定位。
编队飞行时,长机收集编队中本机和僚机的飞行信息,并将整个编队的飞行信息传送到地面控制站,同时将飞行任务发给僚机,僚机的飞行信息通过编队网络数据链传送到长机。
所述的地面控制站在所有编队中的无人机起飞前,进行航迹规划和任务规划,也可以在编队飞行时进行在线的航迹或任务的重规划,同时显示所有无人机的飞行状态。
所述编队控制器,在编队聚合时完成编队聚合算法;在编队解聚时完成编队解聚算法;在编队飞行时完成编队队形保持控制算法和编队队形变换算法。
所述编队控制器,在根据飞行的不同阶段切换到不同的飞行模式。
如上所述,本发明的一种用于无人机编队飞行控制***,具有以下现实效果:
通过地面装置对无人机预先进行航迹和任务的规划,无人机按照地面控制站规划的次序自主起飞,并以某种方式完成编队的聚合,然后编队飞行,长机接收地面控制站的控制指令,并分发给每个僚机。僚机根据长机的控制指令飞行,完成飞行过程中的编队队形变换,队形保持。当任务完成后无人机按照地面控制站的规划依次解聚合离开编队,并且自主入场着陆。
附图说明
图1显示为本发明的长机编队控制装置图;
图2显示为本发明的僚机编队控制装置图;
图3显示为本发明的地面装置图;
图4显示为本发明的长机编队控制器详细结构图;
图5显示为本发明的僚机编队控制器详细结构图。
标号说明:
1 长机编队通讯电台
2 长机编队控制器
3 长机地面通讯电台
4 长机自动驾驶仪
5 僚机编队通讯电台
6 僚机编队控制器
7 僚机自动驾驶仪
8 地面差分电台
9 地面通讯电台
10 地面差分基站
11 地面控制站
12 长机编队控制器的编队通讯电台接口
13 长机编队控制器的卫星导航模块
14 长机编队控制器的地面站通讯电台接口
15 长机编队控制器的GCS接口
16 长机编队控制器的GNSS接口
17 僚机编队控制器的编队通讯电台接口
18 僚机编队控制器的卫星导航模块
19 僚机编队控制器的SBUS接口
20 僚机编队控制器的GCS接口
21 僚机编队控制器的GNSS接口
具体实施方式
下面将从空间和时间两个方面并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
从空间上来说***包括空中装置和地面装置。
空中装置包括长机编队控制装置和僚机编队控制装置。
长机编队控制装置包括:一长机编队控制器2,用于与地面装置通信、完成整个编队的任务重规划和重分配、接收卫星定位信息、作为编队差分基站、收集编队中无人机的飞行信息;一长机自动驾驶仪4,与所述长机编队控制器2相连,用于控制无人机自主飞行;一长机地面通讯电台3,与所述长机编队控制器2相连,为大功率跳频电台,用于与地面控制站11通信;一长机编队通讯电台1,与所述长机编队控制器2相连,用于与编队中其它无人机所携编队电台进行组网通信,以及无人机起降时与地面差分电台8通信。所述长机编队控制器2包括:一卫星导航模块13,用于接收卫星导航信息;一地面站通讯电台接口14,与所述地面站通讯电台连接;一编队通讯电台接口12,与所述长机编队通讯电台1连接;一GNSS接口16,与所述长机自动驾驶仪4连接,用于输出长机自动驾驶仪4所需的定位信息;一GCS(GroundControl Station)接口15与所述长机自动驾驶仪4连接,用于与所述的长机自动驾驶仪4通信;一套长机编队控制器软件,用于协调长机编队控制器各个接口和模块,完成长机编队控制算法。
僚机编队控制装置包括:一僚机编队控制器6,用于接收卫星定位信息、遥控本机、接收本机的飞行信息;一僚机自动驾驶仪7,与所述僚机编队控制器6相连,用于控制无人机自主飞行;一僚机编队通讯电台5,与所述僚机编队控制器6相连,用于与编队中其它无人机所携编队电台进行组网通信,以及无人机起降时与地面差分电台8通信。所述僚机编队控制器6包括:一卫星导航模块18,用于接收卫星导航信息;一编队通讯电台接口17,与所述僚机编队通讯电台5连接;一SBUS接口19,与所述僚机自动驾驶仪7连接,用于输出僚机自动驾驶仪7的控制信号;一GNSS接口21,与所述僚机自动驾驶仪7连接,用于输出僚机自动驾驶仪7所需的定位信息;一GCS(Ground Control Station)接口20,与所述僚机自动驾驶仪7连接,用于与所述的僚机自动驾驶仪7通信。一套僚机编队控制器软件,用于协调僚机编队控制器各个接口和模块,完成僚机编队控制算法。
地面装置包括地面控制站11和地面差分基站10,地面控制站11与地面通讯电台9连接,地面差分基站10与地面差分电台8相连。地面控制站11用于整个编队的航迹和任务规划、下达编队队形控制指令、显示编队的飞行状态。地面差分基站10用于作为无人机起飞时进行RTK(Real-time kinematic)定位的基站。
所述长机编队控制器2包括:一卫星导航模块13,该模块选用市场上较成熟的产品,能够接收美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、日本的QZSS或中国的北斗卫星导航信息,长机编队控制器2从中选择一种或者结合多种导航信息,得到最为可靠和准确的导航信息,从而解算出长机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分算法的一个输入。
所述长机编队控制器2还包括:一地面站通讯电台接口14,与所述地面通讯电台3连接,用于接收地面控制站11发来的控制指令和发送编队的飞行信息,长机编队控制器2根据该接口获取的地面控制站11的控制指令来进行任务的重规划与重分配,同时也将获取的编队飞行信息传送给地面控制站11,供地面监控。
所述长机编队控制器2还包括:一编队通讯电台接口12,与所述长机编队通讯电台1连接,用于编队内组网通信。通过该接口,长机编队控制器2发送编队控制指令、分配各个僚机任务、广播本机的飞行信息,获取编队中其它无人机的飞行参数,并将处理过的参数通过所述的地面站通讯电台接口14传送给地面。
所述长机编队控制器2还包括:一GNSS接口16,与所述长机自动驾驶仪4连接,用于输出长机自动驾驶仪4所需的定位信息,起飞着陆阶段,该定位信息由长机编队控制器2通过由卫星导航模块13获得的位置信息与地面差分基站10之间作差分算法,得到精确的定位信息,并将该定位信息通过GNSS接口16传给长机自动驾驶仪4。编队飞行时,定位信息仅由长机的卫星导航模块13获得。
所述长机编队控制器2还包括:一GCS(Ground Control Station)接口15与所述长机自动驾驶仪4连接,用于与所述的长机自动驾驶仪4通信,长机编队控制器2通过该接口向长机自动驾驶仪4发送飞行航迹和飞行任务,同时接收长机自动驾驶仪4传来的飞行状态参数。
所述长机编队控制器软件,包括地面站通信、编队通讯、GNSS串口通信、RTK差分算法、获取卫导模块信息和飞行模式切换管理。飞行模式包括:飞行设置,飞行自检,自主起飞,编队聚合,编队飞行,队形保持,队形变换,编队解聚,自主着陆。其中飞行设置和飞行自检在起飞前,编队飞行、队形保持、队形变换、编队解聚是在飞行过程中。
所述僚机编队控制器6包括:一卫星导航模块18,该模块选用市场上较成熟的产品,能够接收美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、日本的QZSS或中国的北斗卫星导航信息,僚机编队控制器6从中选择一种或者结合多种导航信息,得到最为可靠和准确的导航信息,从而解算出僚机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分定位算法的一个输入。
所述僚机编队控制器6还包括:一编队通讯电台接口17,与所述僚机的编队通讯电台5连接,用于编队内组网通信,通过该接口,僚机编队控制器6接收长机的编队控制指令和任务、获取编队中其它无人机的飞行参数,同时广播本机的飞行信息。僚机通过该电台与长机实现伪距差分定位。
所述僚机编队控制器6还包括:一SBUS接口19,与所述僚机自动驾驶仪连接7,用于输出僚机自动驾驶仪7所需的控制信号。通过该接口控制僚机自动驾驶仪7的工作模式,在起飞着陆阶段,僚机自动驾驶仪7工作在自主起飞着陆模式;在编队飞行阶段,僚机自动驾驶仪7工作在增稳模式。
所述僚机编队控制器6还包括:一GNSS接口21,与所述僚机自动驾驶仪7连接,用于僚机在起飞着陆阶段,或者不再编队状态下,输出给僚机自动驾驶仪7所需的定位信息。
所述僚机编队控制器6还包括:一GCS(Ground Control Station)接口20与所述僚机自动驾驶仪7连接,用于与所述的僚机自动驾驶仪7通信。僚机编队控制器6通过该接口向僚机自动驾驶仪7发送飞行任务,同时接收僚机自动驾驶仪7传来的飞行状态参数。
所述僚机编队控制器软件,包括编队通讯、GNSS串口通信、SBUS遥控指令、RTK差分算法、伪距差分算法、获取卫导模块信息和飞行模式切换管理。飞行模式包括:飞行设置,飞行自检,自主起飞,编队聚合,编队飞行,队形保持,队形变换,编队解聚,自主着陆。其中飞行设置和飞行自检在起飞前,编队飞行、队形保持、队形变换、编队解聚是在飞行过程中。随着飞行模式的不同,用于定位的差分算法也不同。起飞和着陆时采用RTK定位,编队飞行过程中采用伪距差分算法定位,编队飞行过程中采用伪距差分算法定位。
编队飞行时,长机收集编队中本机和僚机的飞行信息,并将整个编队的飞行信息传送到地面控制站11,同时将飞行任务发给僚机,僚机的飞行信息通过编队网络数据链传送到长机。
所述的地面控制站11在所有编队中的无人机起飞前,进行航迹规划和任务规划,也可以在编队飞行时进行在线的航迹或任务的重规划,同时显示所有无人机的飞行状态。
所述长机编队控制器2和僚机编队控制器6,在编队聚合时完成编队聚合算法;在编队解聚时完成编队解聚算法;在编队飞行时完成编队队形保持控制算法和编队队形变换算法。
所述长机编队控制器2和僚机编队控制器6,在根据飞行的不同阶段切换到不同的飞行模式。
下面从时间上来说明该***:
无人机起飞前首先地面装置中的地面控制站11对整个编队进行航迹规划和任务规划,以确定编队无人机的飞行航迹和任务。地面装置中的地面差分基站10尝试与各个编队长机编队通讯电台1和僚机编队通讯电台5进行通信,发送差分定位数据。稍后地面控制站11显示编队无人机数据通信状态,通过地面通讯电台9获取编队无人机的飞行参数和状态。
编队中带有大功率跳频通讯电台的长机率先起飞,通过长机编队控制器2相连的长机地面站通讯电台3与地面控制站11建立数据链,实时传输编队状态。长机通过与长机编队控制器2相连的长机编队通讯电台1和地面装置的地面差分电台8通信,获取地面装置的地面差分基站10的差分定位数据,同时结合卫星导航模块13接收到的卫星定位数据进行高精度RTK(Real-time kinematic)定位,并将该高精度的定位数据通过GNSS接口16提供给长机自动驾驶仪4,实现高可靠的自主起飞。长机编队控制器2采用高性能处理器,并搭载实时操作***,为复杂费时的定位算法和编队控制算法提供实时性保证。僚机随后依次起飞,定位方法与长机相同,通过和僚机编队控制器6相连的僚机编队通讯电台5与地面装置的地面差分电台10通信,接收地面装置中地面差分基站10发出的差分数据,进行差分定位,差分算法是RTK(Real-time kinematic)差分。僚机通过僚机编队控制器6的GNSS接口21将数据传送给僚机自动驾驶仪7,实现高可靠的自主起飞。长机自动驾驶仪4的飞行控制指令始终来自长机自动驾驶仪4内部的解算。僚机自动驾驶仪7的控制指令在僚机自主起降阶段飞行控制指令来自僚机自动驾驶仪7内部的解算,其他飞行阶段飞行控制指令来自于僚机编队控制器6的解算,通过SBUS接口19传送给僚机自动驾驶仪7,此时编队控制器对于僚机自动驾驶仪7来讲相当于遥控器,僚机自动驾驶仪7工作在增稳模式。
长机起飞后,在机场附近盘旋,等待僚机加入编队。起飞的僚机以尽可能快的速度飞向长机,加入编队。僚机在由远及近的接近长机的过程中定位算法由原来与地面装置之间的RTK(Real-time kinematic)定位切换到与长机之间的伪距差分定位,僚机编队控制器6通过僚机编队通讯电台5与长机编队通讯电台1通信,获取长机的位置信息,并结合僚机自身的僚机编队控制器6的卫星导航模块18所接收到的卫星定位数据进行高精度RTK(Real-time kinematic)定位,从而实现准确的加入编队飞行。
长机和僚机通过长机编队通讯电台1和僚机编队通讯电台5组建成局域网,无论长机还是僚机都是通过各自编队控制器和各自的GCS接口和获取来自稳定飞行姿态的自动驾驶仪长机自动驾驶仪4和僚机自动驾驶仪7的飞行参数,长机编队控制器2和僚机编队控制器6分别通过长机编队通讯电台1和僚机编队通讯电台5组建的局域网获取其它编队控制器的飞行参数。长机将实时获取的整个编队无人机的飞行参数打包,并通过地面通讯电台9发送到地面装置的地面控制站11,地面控制站11对数据解包以实时显示编队的状态,以及每一架飞机的飞行参数。长机接收地面通讯电台9的编队任务和控制指令,并对任务作进一步的处理后通过编队间的局域网络分配给加入编队的僚机,僚机获取任务后再次对任务进行处理,结合编队控制算法得到控制指令,控制僚机飞行。
编队任务结束后,编队无人机按预定航迹返航,到达机场附近时编队飞机按照解聚算法解聚离开编队,开始独立飞行,此时由于距离地面装置的差分电台距离较近,离开编队的飞机的定位方式由与长机之间的伪距差分定位切换到与地面差分基站的RTK(Real-time kinematic)定位,并按照规定的入场顺序自主着陆。

Claims (8)

1.一种用于无人机编队飞行的控制***,包括一个长机编队控制装置、多个僚机编队控制装置和一个地面装置;其特征在于,所述长机编队控制装置包括:长机编队控制器、长机自动驾驶仪、长机地面通讯电台和长机编队通讯电台;所述长机自动驾驶仪、长机地面通讯电台和长机编队通讯电台分别与长机编队控制器相连;所述长机编队控制器包括:卫星导航模块、地面站通讯电台接口、编队通讯电台接口、GNSS接口、GCS(Ground ControlStation)接口和一套长机编队控制器软件;所述地面站通讯电台接口与长机地面通讯电台连接;所述编队通讯电台接口与长机编队通讯电台连接;所述GNSS接口和GCS(GroundControl Station)接口分别与长机自动驾驶仪连接;一套长机编队控制器软件,作用于长机编队控制器各个接口和模块;所述僚机编队控制装置包括:僚机编队控制器、僚机自动驾驶仪和僚机编队通讯电台;所述僚机自动驾驶仪和僚机编队通讯电台分别与僚机编队控制器相连;所述僚机编队控制器包括:卫星导航模块、编队通讯电台接口、SBUS接口、GNSS接口、GCS(Ground Control Station)接口和一套僚机编队控制器软件;所述编队通讯电台接口与僚机编队通讯电台连接;所述SBUS接口、GNSS接口和GCS(Ground Control Station)接口分别与僚机自动驾驶仪连接;一套僚机编队控制器软件,作用于僚机编队控制器各个接口和模块;所述地面装置包括地面控制站和地面差分基站,地面控制站与地面通讯电台连接,地面差分基站与地面差分电台相连;
所述的用于无人机编队飞行的控制***,其控制方法为,编队飞行时,长机收集编队中本机和僚机的飞行信息,并将整个编队的飞行信息传送到地面控制站,同时将飞行任务发给僚机,僚机的飞行信息通过编队网络数据链传送到长机;
所述长机编队控制器的卫星导航模块接收导航信息;所述长机编队控制器对导航信息进行解析,解算出长机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分算法的一个输入;
所述长机编队控制器的地面站通讯电台接口接收地面控制站发来的控制指令,并将编队的飞行信息传送给地面控制站,长机编队控制器根据该接口获取的地面控制站的控制指令来进行任务的重规划与重分配,同时也将获取的编队飞行信息传送给地面控制站,供地面监控;所述长机编队控制器通过其控制的编队通讯电台接口发送编队控制指令、分配各个僚机任务、广播本机的飞行信息,获取编队中其它无人机的飞行参数,并将处理过的参数通过地面站通讯电台接口传送给地面控制站;所述长机编队控制器通过其控制的GNSS接口将定位信息输出给长机自动驾驶仪;在起飞着陆阶段,该定位信息由长机编队控制器通过由长机编队控制器控制的卫星导航模块获得的位置信息与地面差分基站之间作差分算法,得到精确的定位信息,并将该定位信息通过长机编队控制器的GNSS接口传给长机的自动驾驶仪;在编队飞行时,定位信息仅由长机编队控制器的卫星导航模块获得;所述长机编队控制器通过其控制的GCS(Ground Control Station)接口向长机自动驾驶仪发送飞行航迹和飞行任务,同时接收自动驾驶仪传来的飞行状态参数;所述僚机编队控制器的卫星导航模块接收导航信息;所述僚机编队控制器对导航信息进行解析,解算出僚机所在位置信息,并将该信息以标准数据格式打包,作为差分算法的一个输入;所述僚机编队控制器通过其控制的编队通讯电台接口接收长机的编队控制指令和任务、获取编队中其它无人机的飞行参数,同时广播本机的飞行信息;僚机通过僚机编队通讯电台与长机实现伪距差分定位;所述僚机编队控制器通过其控制的SBUS接口向僚机自动驾驶仪发送控制信号,控制僚机自动驾驶仪的工作模式;所述僚机编队控制器通过其控制的GNSS接口,在僚机起飞着陆阶段,或者不再编队状态下,输出给僚机自动驾驶仪所需的定位信息;所述僚机编队控制器通过其控制的GCS(Ground Control Station)接口,向僚机自动驾驶仪发送飞行任务,同时接收僚机自动驾驶仪传来的飞行状态参数;所述的地面控制站在所有编队中的无人机起飞前进行航迹规划和任务规划,也可以在编队飞行时进行在线的航迹或任务的重规划,同时显示所有无人机的飞行状态。
2.根据权利要求1所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于所述长机编队控制器软件,包括地面站通信、编队通讯、GNSS串口通信、RTK差分算法、获取卫星 导航 模块信息和飞行模式切换管理。
3.根据权利要求1所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于所述僚机编队控制器软件,包括编队通讯、GNSS串口通信、SBUS遥控指令、RTK差分算法、伪距差分算法、获取卫星 导航 模块信息和飞行模式切换管理。
4.根据权利要求2或3所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于所述飞行模式包括:飞行设置,飞行自检,自主起飞,编队聚合,编队飞行,队形保持,队形变换,编队解聚,自主着陆;其中飞行设置和飞行自检在起飞前,编队飞行、队形保持、队形变换、编队解聚是在飞行过程中。
5.根据权利要求3所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于随着飞行模式的不同,用于定位的差分算法也不同;起飞和着陆时采用RTK定位,编队飞行过程中采用伪距差分算法定位。
6.根据权利要求1所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于,所述长机编队控制器和僚机编队控制器,根据飞行的不同阶段切换到不同的飞行模式。
7.根据权利要求1所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于,所述僚机自动驾驶仪的工作模式为:在起飞着陆阶段,自动驾驶仪工作在自主起飞着陆模式;在编队飞行阶段,自动驾驶仪工作在增稳模式。
8.根据权利要求4所述的无人机编队飞行的控制***,其特征在于,所述长机编队控制器和僚机编队控制器,在编队聚合时完成编队聚合算法;在编队解聚时完成编队解聚算法;在编队飞行时完成编队队形保持控制算法和编队队形变换算法。
CN201510622433.5A 2015-09-28 2015-09-28 一种用于无人机编队飞行的控制*** Expired - Fee Related CN105223964B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510622433.5A CN105223964B (zh) 2015-09-28 2015-09-28 一种用于无人机编队飞行的控制***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510622433.5A CN105223964B (zh) 2015-09-28 2015-09-28 一种用于无人机编队飞行的控制***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105223964A CN105223964A (zh) 2016-01-06
CN105223964B true CN105223964B (zh) 2018-03-09

Family

ID=54992994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510622433.5A Expired - Fee Related CN105223964B (zh) 2015-09-28 2015-09-28 一种用于无人机编队飞行的控制***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105223964B (zh)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105786015A (zh) * 2016-03-28 2016-07-20 安徽大学 基于Arkbird A飞控***的无人机编队控制***及控制方法
CN105912017B (zh) * 2016-04-20 2017-05-03 合肥工业大学 一种无人机编队管理方法和无人机的控制***
CN105867419B (zh) * 2016-04-20 2017-05-24 合肥工业大学 无人机编队管理方法及无人机的控制***
CN105892476B (zh) * 2016-06-03 2019-02-05 腾讯科技(深圳)有限公司 一种飞行器的控制方法及控制终端
CN106094862A (zh) * 2016-06-22 2016-11-09 陕西宝成航空仪表有限责任公司 无人机编队飞行通信控制的实现方法
CN106054923A (zh) * 2016-07-04 2016-10-26 苏州光之翼智能科技有限公司 一种非对称无人机集群***
CN106125758B (zh) * 2016-07-07 2019-03-15 衢州光明电力投资集团有限公司赋腾科技分公司 一种无人机编队控制***及方法
CN106125762B (zh) * 2016-08-01 2019-11-12 北京艾森博航空科技股份有限公司 基于互联网的无人机植保管理***和方法
CN107092270A (zh) * 2016-08-06 2017-08-25 广州亿航智能技术有限公司 实现编队飞行的方法、装置及***
US20180136647A1 (en) * 2016-11-13 2018-05-17 Tobias Gurdan Sequenced drone launch and recovery
CN106530839B (zh) * 2016-11-30 2019-07-19 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种基于双地面站的无人机流水线式起降方法
CN106802665B (zh) * 2016-12-23 2020-04-03 四川九洲电器集团有限责任公司 一种无人机机群***
CN106828928A (zh) * 2016-12-29 2017-06-13 合肥旋极智能科技有限公司 一种基于物联网的无人机搜救***
CN106843271B (zh) * 2017-02-21 2019-11-15 中国科学院自动化研究所 基于多旋翼无人机编队的字符显示方法及***
CN107229285B (zh) * 2017-06-05 2020-03-31 合肥工业大学 无人机编队信息分发重规划方法、计算机可读存储介质
CN108334108A (zh) * 2017-06-21 2018-07-27 深圳大漠大智控技术有限公司 基于软差分的无人机编队表演控制***
CN107291096A (zh) * 2017-06-22 2017-10-24 浙江大学 一种无人机多机混合任务集群***
CN109141362A (zh) * 2017-07-27 2019-01-04 上海华测导航技术股份有限公司 一种无人机高精度倾斜摄影测量***及方法
CN109074092A (zh) * 2017-07-31 2018-12-21 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机失步处理方法、无人机以及无人机***
FR3069947B1 (fr) * 2017-08-03 2020-05-15 Airbus Operations Procede et dispositif de surveillance de la position d'un aeronef suiveur par rapport a un aeronef meneur lors d'un vol en formation.
CN107509244B (zh) * 2017-08-24 2020-12-22 深圳市高巨创新科技开发有限公司 一种无人机编队飞行的通信方法
CN107544541B (zh) * 2017-09-18 2020-12-11 南方科技大学 一种无人机控制方法及***
CN108886667B (zh) * 2017-12-15 2021-04-27 深圳市大疆创新科技有限公司 无线通信方法、设备及***
CN108227746A (zh) * 2018-01-23 2018-06-29 深圳市科卫泰实业发展有限公司 一种无人机集群控制***及方法
CN108196582A (zh) * 2018-02-12 2018-06-22 深圳技术大学(筹) 一种室内视觉导航无人机集群飞行控制***及方法
CN108490976A (zh) * 2018-04-28 2018-09-04 广州亿航智能技术有限公司 一种无人机集群的调度***
CN108733072A (zh) * 2018-04-28 2018-11-02 南安市创培电子科技有限公司 一种无人机编队的控制***及其方法
CN108820247B (zh) * 2018-04-28 2022-12-02 广州亿航智能技术有限公司 适应集群航点任务的无人机集群监控方法及***
CN108594854A (zh) * 2018-04-28 2018-09-28 广州亿航智能技术有限公司 一种无人机集群及其飞行方法
CN108427436A (zh) * 2018-04-28 2018-08-21 广州亿航智能技术有限公司 无人机集群的飞控方法、主控无人机及计算机存储介质
CN108764653A (zh) * 2018-04-28 2018-11-06 广州亿航智能技术有限公司 基于地理模型的无人机集群信息显示方法及***
CN108490975A (zh) * 2018-04-28 2018-09-04 广州亿航智能技术有限公司 一种无人机集群的调度方法及计算机存储介质
CN108830448A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 广州亿航智能技术有限公司 无人机集群任务分解发送方法及***
CN108830450A (zh) * 2018-04-28 2018-11-16 广州亿航智能技术有限公司 无人机集群调度方法及***
CN108415458A (zh) * 2018-05-21 2018-08-17 深圳市易飞方达科技有限公司 无人机喷药***及方法
CN109032186B (zh) * 2018-09-30 2021-04-02 西安科技大学 一种无人机群协同退出圆形轨迹的控制方法
CN108873942B (zh) * 2018-10-10 2019-06-28 边学静 一种基于互联网的无人机编队队形保持的方法
CN109283521B (zh) * 2018-10-18 2020-12-15 广州市海林电子科技发展有限公司 拦阻无人机的方法和拦阻式反无人机***
CN109992005B (zh) * 2019-05-10 2022-03-01 上海歌尔泰克机器人有限公司 无人机控制方法、装置、计算机可读存储介质及相关设备
CN110262553B (zh) * 2019-06-27 2022-02-11 西北工业大学 基于位置信息的固定翼无人机编队飞行方法
CN110798811B (zh) * 2019-10-16 2021-12-21 一飞智控(天津)科技有限公司 编队无人机通讯方式、控制方法、被动中继信息传输方法及应用
CN110703798B (zh) * 2019-10-23 2022-10-28 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 基于视觉的无人机编队飞行控制方法
CN110673646A (zh) * 2019-11-06 2020-01-10 中国人民解放军国防科技大学 一种无人机群的控制切换的方法及***
CN110850456A (zh) * 2020-01-15 2020-02-28 北京航空航天大学东营研究院 一种高空无人机的定位设备、定位方法及监视装置
CN112672323A (zh) * 2020-12-24 2021-04-16 苏州中飞遥感技术服务有限公司 一种无人机组网飞行***以及运用该***的无人机远程通信方法
CN113137892B (zh) * 2020-12-25 2022-10-11 北京理工大学 基于柔网捕获的低慢小目标集群反制装置及其反制方法
CN112911225B (zh) * 2021-01-19 2022-01-28 深圳科盾量子信息科技有限公司 基于量子加密的视频监控方法
CN115129040A (zh) * 2022-03-11 2022-09-30 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种无人艇编队控制***及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104820431A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 西北工业大学 多无人机集群对地观测***及其编队控制方法
CN104901727A (zh) * 2014-02-26 2015-09-09 清华大学 无人机队列编队协同的通信控制***和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6963795B2 (en) * 2002-07-16 2005-11-08 Honeywell Interntaional Inc. Vehicle position keeping system
US7894948B2 (en) * 2007-11-01 2011-02-22 L-3 Communications Integrated Systems L.P. Systems and methods for coordination of entities and/or communicating location information

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104901727A (zh) * 2014-02-26 2015-09-09 清华大学 无人机队列编队协同的通信控制***和方法
CN104820431A (zh) * 2015-05-08 2015-08-05 西北工业大学 多无人机集群对地观测***及其编队控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
小型无人机网络化飞行控制***设计与实现;习业勋;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20150215(第2期);论文第8-12、24-25、28-30、59-62页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105223964A (zh) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105223964B (zh) 一种用于无人机编队飞行的控制***
CN110011223B (zh) 适于区域输电线路的多无人机协作巡检方法和***
US11860633B2 (en) Methods and systems for determining flight plans for vertical take-off and landing (VTOL) aerial vehicles
US9852644B2 (en) Hybrid airship-drone farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
CN204270115U (zh) 一种植保无人机专用飞控***
CN109814597A (zh) 集群式植保无人机控制***的控制方法
CN101963806B (zh) 基于gps导航的无人机施药作业自动控制***及方法
CN103770943B (zh) 一种智能施药无人直升机
CN108919821A (zh) 一种面向规模化集中式光伏电站的无人机自动巡检***及方法
US9971354B2 (en) Tail-sitter flight management system
CN108398958A (zh) 无人机编队路径匹配方法、装置和储存介质
CN104407586A (zh) 一种驱动解耦植保无人机的控制***及控制方法
CN104002974A (zh) 基于多旋翼飞行器的拖拽式无人施液***
CN103176475A (zh) 一种无人机地面站
CN108447309A (zh) 无人机起降方法、装置和计算机储存介质
CN104155981A (zh) 一种基于多旋翼机器人的地面遥控的空中无线电监测***
CN103847963B (zh) 一种无人驾驶动力三角翼飞行器
CN110262547B (zh) 一种基于路径跟踪的圆形编队起飞方法
CN103631259A (zh) 用于提供飞行数据的方法
CN215098300U (zh) 一种组合式无人机
CN105468010A (zh) 多自由度惯性传感器四轴无人机自主导航飞行控制器
CN107305395A (zh) 无人机航拍方法及***
CN112650302A (zh) 固定翼无人机与旋翼无人机自主协同运输***及方法
CN104166054A (zh) 基于多旋翼机器人的空中无线电监测***
EP4235344A1 (en) A system for repositioning uav swarm

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xu Guangyan

Inventor after: Ren Limin

Inventor after: Chen Xia

Inventor after: Zhang Hongmei

Inventor before: Xu Guangyan

Inventor before: Ren Limin

Inventor before: Chen Xia

Inventor before: Chen Hongmei

COR Change of bibliographic data
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180309

Termination date: 20200928

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee