CN106249754A - 一种飞行器自组网并动态维持编队状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机自组网并动态维持编队状态的方法，若干无人机接收编队指令后，根据编队指令自动编队并保持编队状态；编队指令通过赋予各台无人机与其相邻无人机的相对位置信息，完成编队并保持编队状态。本发明以相互之间的相对位置关系为编队依据，完成编队，并在当前相对位置信息的作用下，保持编队状态。则不管无人机以任何方向任何速度进行飞行时，始终保持无人机的编队状态不变。当对每台无人机赋予不同的相对信息，即可实现不同编队状态的切换。同时，本发明对每台无人机赋予不同工作模式后，即可实现无人机编队同时实现多种功能。将编队与工作模式进行组合，即可得到多种编队、多种工作模式的交叉组合，增加无人机编队的功能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器控制技术，更具体地说，涉及一种飞行器自组网并动态维持编队状态的方法。
背景技术
当发生自然灾害造成地面交通无法通行时，通过飞行器对地面进行灾害搜查成为第一时间获取灾情的手段，通常采用直升机或小型飞机进行灾害搜查或物资配送以及人员求助。但由于自然灾害的发生地环境多变，如强风对流、气流不稳定等因素，造成直升机无法正常安全飞行，而小型飞机飞行速度快，难以进行精确搜查。并且，通过飞机进行大规模范围的搜查成本较高。
无人机的出现一定程度上缓解了飞行安全与成本问题，但单体无人机进行搜查时，人工操作难度大，覆盖范围小，搜索时间耗费太长。而多架无人机进行同时同区域搜查时，则由于操作困难而造成无法进行稳定编队，不仅搜查效果较差，而且存在碰撞的风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全高效进行自动编队的无人机自组网并动态维持编队状态的方法。
本发明的技术方案如下：
一种无人机自组网并动态维持编队状态的方法，若干无人机接收编队指令后，根据编队指令自动编队并保持编队状态；编队指令通过赋予各台无人机与其相邻无人机的相对位置信息，完成编队并保持编队状态。
作为优选，编队指令包括无人机ID，以及与无人机ID关联的相对位置信息；相对位置信息包括相邻无人机ID，以及与相邻无人机的相对位置关系。
作为优选，无人机通过与相邻无人机进行通信，获得相邻无人机ID，以及实时相对位置关系，并通过编队指令中的相对位置信息调整飞行姿态，保持与相邻无人机之间的相对位置。
作为优选，当无人机接收到新的编队指令后，根据新的编队指令重新编队，并保持编队状态。
作为优选，每台无人机展开一定范围的通信域，与通信域范围内的其他无人机保持通信。
作为优选，无人机接收模式指令，并根据模式指令更新工作模式。
作为优选，关联编队指令与模式指令，将无人机编队划分为若干功能区，实现一次飞行对同一范围进行连续的多种功能搜索。
作为优选，无人机将采集的数据发送至服务器端，服务器端根据接收的数据，实时更新无人机的工作模式。
作为优选，进行自动编队时，通过编队指令指定一台无人机为核心机，其他无人机为编队机，以核心机为控制节点，向编队机传递指令。
作为优选，进行自动编队时，通过编队指令将所有无人机设置为对等节点，各无人机各自接收指令。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，以相互之间的相对位置关系为编队依据，完成编队，并在当前相对位置信息的作用下，保持编队状态。则不管无人机以任何方向任何速度进行飞行时，始终保持无人机的编队状态不变。当对每台无人机赋予不同的相对信息，即可实现不同编队状态的切换。同时，本发明对每台无人机赋予不同工作模式后，即可实现无人机编队同时实现多种功能。将编队与工作模式进行组合，即可得到多种编队、多种工作模式的交叉组合，增加无人机编队的功能性。
附图说明
图1是无人机编队的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术的无人机难以控制，无法稳定保持编队状态等不足，提供一种无人机自组网并动态维持编队状态的方法，以无人机之间的相对位置关系实现编队，并保持编队状态，可达到自动编队，并始终保持编队状态的目的。
本发明中，若干无人机接收编队指令后，根据编队指令自动编队并保持编队状态；其中，编队指令通过赋予各台无人机与其相邻无人机的相对位置信息，完成编队并保持编队状态。例如，存在三架无人机，赋予每台无人机与相邻两台无人机的相对信息关系，则在每台无人机各自的编队指令的约束下，能够始终保持当前无人机与其他两台无人机之间的相对位置关系，达到完成编队与保持编队状态的效果。
为了能准确地针对每台无人机进行信息的赋予，编队指令包括无人机ID，以及与无人机ID关联的相对位置信息；相对位置信息包括相邻无人机ID，以及与相邻无人机的相对位置关系。当编队指令发出后，每台无人机接收编队指令，并通过编队指令中的无人机ID接收与自身匹配的编队指令。
由于保持编队状态实际是一个动态的调节过程，当***作的无人机(称为主机)改变飞行路线后，与主机相邻的其他无人机需要获得主机的位置信息，再根据相对位置信息进行运算并调节与主机的相对位置关系，其他不与主机相邻的无人机同理与相邻的无人机保持相对位置关系，达到保持编队状态的目的。则获取相邻无人机的位置信息具体为：无人机通过与相邻无人机进行通信，获得相邻无人机ID，以及实时相对位置关系，并通过编队指令中的相对位置信息调整飞行姿态，保持与相邻无人机之间的相对位置。实施时，可以在编队指令中指定每台无人机相邻的无人机，并通过无人机ID进行标识，目的是为了确定每台无人机的相对位置关系，防止在飞行过程中识别到其他位置的无人机而造成编队错误，甚至碰撞。
本发明还能够实现飞行中的实时编队变换。当无人机接收到新的编队指令后，根据新的编队指令重新编队，并保持编队状态。如上述，编队指令包括无人机ID，以及与无人机ID关联的相对位置信息，当无人机接收到与自身匹配的编队指令后，根据编队指令定位至所属的位置，完成自动编队。实施时，多台无人机飞行时以相对位置信息控制飞行姿态，保持对目标区域的连贯性搜索，例如排成单行进行单次大范围搜索，排成多行进行多次大范围搜索，具体编队的队形可由编队指令进行控制。
每台无人机展开一定范围的通信域，与通信域范围内的其他无人机保持通信。每台无人机控制有限范围的通信域，在保持覆盖相邻无人机的前提上，又防止覆盖过多的其他非相邻的无人机，造成在寻找相邻无人机ID的相邻无人机时花费过多资源在判断非相邻的无人机，使编队动态调节过程与编队变换过程加快。
为了实现无人机功能的多样性，无人机接收模式指令，并根据模式指令更新工作模式。除了编队指令，无人机还接收模式指令，模式指令用于设置无人机的工作模式，即无人机进行搜查时实现的功能。
为了实现无人机编队的功能多样性，关联编队指令与模式指令，将无人机编队划分为若干功能区，实现一次飞行对同一范围进行连续的多种功能搜索。本发明在实施时，还可以根据编队与工作模式的组合，生成设置的搜查预案。例如无人机排列多行时，第一行进行目标发射的信号分析，第二行进行红外分析，第三行全彩图像分析。
作为搜查功能的细化，无人机将采集的数据发送至服务器端，服务器端根据接收的数据，实时更新无人机的工作模式，如根据反馈的数据对特定某个或几台无人机进行工作模式更新，以适用于实时搜查要求。
无人机之间的通信可采用不同模式进行，进行自动编队时，通过编队指令指定一台无人机为核心机，其他无人机为编队机，以核心机为控制节点，向编队机传递指令。或者，通过编队指令将所有无人机设置为对等节点，各无人机各自接收指令。
如图1所示，对应本发明所述的方法，无人机除了基本配置的飞行姿态控制模块、飞行装置、动力装置、卫星定位模块、通信模块，还设置了相对位置检测模块、工作模式模块、搜查信息覆盖模块。飞行姿态控制模块通过控制飞行装置与动力装置，实现对无人机的方向与速度的控制。相对位置检测模块与飞行姿态控制模块连接，用于通过编队指令对无人机进行控制。通信模块与工作模式模块、搜查信息覆盖模块，用于实现对工作模式的接收与更新。并设置服务器端，作为控制中心，向无人机发送编队指令与模式指令，或者其他指令，同时接收无人机反馈的数据，根据实施需求，实时向无人机反馈相应的指令。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，若干无人机接收编队指令后，根据编队指令自动编队并保持编队状态；编队指令通过赋予各台无人机与其相邻无人机的相对位置信息，完成编队并保持编队状态。
2.根据权利要求1所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，编队指令包括无人机ID，以及与无人机ID关联的相对位置信息；相对位置信息包括相邻无人机ID，以及与相邻无人机的相对位置关系。
3.根据权利要求2所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，无人机通过与相邻无人机进行通信，获得相邻无人机ID，以及实时相对位置关系，并通过编队指令中的相对位置信息调整飞行姿态，保持与相邻无人机之间的相对位置。
4.根据权利要求3所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，当无人机接收到新的编队指令后，根据新的编队指令重新编队，并保持编队状态。
5.根据权利要求3所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，每台无人机展开一定范围的通信域，与通信域范围内的其他无人机保持通信。
6.根据权利要求1所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，无人机接收模式指令，并根据模式指令更新工作模式。
7.根据权利要求6所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，关联编队指令与模式指令，将无人机编队划分为若干功能区，实现一次飞行对同一范围进行连续的多种功能搜索。
8.根据权利要求6所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，无人机将采集的数据发送至服务器端，服务器端根据接收的数据，实时更新无人机的工作模式。
9.根据权利要求1或6所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，进行自动编队时，通过编队指令指定一台无人机为核心机，其他无人机为编队机，以核心机为控制节点，向编队机传递指令。
10.根据权利要求1或6所述的无人机自组网并动态维持编队状态的方法，其特征在于，进行自动编队时，通过编队指令将所有无人机设置为对等节点，各无人机各自接收指令。
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