CN109334541A - 一种车载多旋翼无人机群协同***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载多旋翼无人机群协同***和方法,所述***包括车载平台***、无人机群***和人机交互***,所述车载平台***为地面移动平台,在人机交互***的控制下用于存储、发射、回收无人机;所述人机交互***具有显示和操作功能,用于监测、控制车载平台***和无人机群***;无人机群***由相同或者不同种类的多旋翼无人机组成。本发明以车载平台为移动平台,以多旋翼无人机群为任务执行单元,建立人‑车‑机的协同机制,实现车载多旋翼无人机群的侦察、定位、通信、导航、干扰、中继、作战等任务。本发明适用于车载平台和无人机协同任务,在民用和军用领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载无人机***和方法,特别涉及一种车载多旋翼无人机群协同***和方法。
背景技术
小型多旋翼无人机以其价格便宜、飞控简单、可悬停、起降容易等优点,在消费领域蓬勃发展,在军用领域也逐渐显露出其潜在的价值。车载无人机以其机动灵活等特点也被广泛应用于军事作战中。
车载小型多旋翼无人机综合了车载和多旋翼无人机的优点,但同时也必然具有多旋翼无人机载重小、续航短等缺点。因此,车载多旋翼无人机群的协同既有无人机协同作战理论的共性特征,也具有其自身的个性特征。车载多旋翼无人机群协同需要解决众多问题,如车载平台的设计、无人机群的选择和协同,无人机在车载平台上的存放模式,多旋翼无人机在车载平台是上自主起降,以及人-车-机的协同等。
发明内容
发明目的:本发明提供了一种车载多旋翼无人机群协同***,该***能够实现以车载为平台的多旋翼无人机群协同侦察、通信、作战等任务。
本发明的另一个目的是提供利用所述***进行车载多旋翼无人机群协同的方法。
技术方案:本发明所述车载多旋翼无人机群协同***,包括车载平台***、无人机群***和人机交互***,所述车载平台***为地面移动平台,在人机交互***的控制下用于存储、发射、回收无人机;所述人机交互***具有显示和操作功能,用于监测、控制车载平台***和无人机群***;无人机群***由相同或者不同种类的多旋翼无人机组成。
所述车载平台***车厢的内部设置有用于存放和传送无人机的仓储单元,车载平台***车厢的顶部设置有起降平台,无人机在仓储单元和起降平台之间的传输采用传送平台实现。优选地,无人机在仓储单元和起降平台之间的传输采用自动化传输平台实现。
所述车载平台***车厢采用仓储设计,车厢内部的中间为过道,过道两侧上下为存储单元格,每个存储单元格可存放一个无人机,优选地,较大较重的无人机存储在下部单元,较小较轻的无人机存放在上部单元。每个存储单元格底部为可左右旋转的传送带,用于与传送平台之间的无人机承接,传送平台可沿轨道在在过道内前后上下移动,且传送平台为一个可左右旋转的传送带,用于与仓储单元进行无人机的承接。车载平台***车厢的顶部设置有起降平台,用于无人机的起飞和回收降落,传送平台可以移动到起降平台位置,从仓储单元运输过来的无人机在此起飞,降落在此的无人机被传送平台传输到指定的仓储单元。
所述车载平台有驾驶人员操作,或者,所述车载平台为无人驾驶智能操作。
所述起降平台的四个方向上设置有可移动绳索,用于调整无人机在起降平台上的位置。多旋翼无人机群协同完成任务后陆续降落到车载平台的起降平台上,并通过调整绳索精确调整无人机的位置,传送平台将降落的无人机传送到指定仓储单元。
所述车载平台***载有用于对整个***的数据进行分析和处理的车载数据处理终端,其服务于***功能的实现。
所述车载平台***载有用于实现对无人机的相对导航定位的局部定位***。
所述车载平台***载有用于实现对无人机的远距离通信的通信设备。
所述人机交互***可以通过语音识别和/或动作识别实现智能化的交互。
所述无人机群由小型多旋翼无人机和/或微型多旋翼无人机组成,所述无人机根据任务不同分为侦察、定位、导航、通信、干扰、中继、作战机型。
所述无人机根据自身定位不同携带不同载荷,根据任务特点可组成多种任务队形;所述任务分为侦察、定位、导航、干扰、通信、中继、作战;所述任务特点分为单机单任务、单机多任务、多机单任务、多机多任务;所述队形分为侦察队形、通信中继队形、作战队形。
无人机根据任务特点自动组成编队,传送平台将对应的无人机传输到起飞平台起飞,车载平台通过定位、通信等设备实现对无人机的导航定位和通信传输,无人机群起飞后排成编队队形执行任务。无人机群协同完成任务后陆续降落到车载平台的起降平台上,并通过调整绳索精确调整无人机的位置,传送平台将降落的无人机传送到指定仓储单元。
本发明以车载平台为移动平台,实现多旋翼无人机群仓储和自主起降;通过人机交互***,自动化智能化实现无人机自主编队、执行任务;通过人-车-机的协同交互实现基于车载平台的多旋翼无人机群的定位、导航、干扰、通信、侦察、中继、作战等任务,适用于战场环境下的无人化、智能化和精准化发展。
利用所述的***进行车载多旋翼无人机群协同的方法,包括使用人机交互***监测、控制车载平台***和无人机群***,车载平台***在人机交互***的控制下存储、发射、回收无人机,利用人-车-机的协同交互实现基于车载平台的多旋翼无人机群的定位、导航、通信、侦察、干扰、中继、作战任务。
无人机群飞行路径的实现方法为:根据地形环境和任务类型,自主组建编队,包括机型和数量的选择,并自主生成路径,路径规划包括起飞路径、编队生成路径、任务执行路径和编队收缩降落路径,所述导航采用组合导航方法实现,包括传统的GPS导航、视觉导航、采用基于UWB的定位导航和基于深度学习的智能导航。
有益效果:本发明以车载平台为移动平台,以多旋翼无人机群为任务执行单元,建立人-车-机的协同机制,实现车载多旋翼无人机群的侦察、定位、通信、导航、干扰、中继作战等任务。本发明适用于车载平台和无人机协同任务,在民用和军用领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为人-车-机协同***示意图;
图2为多旋翼无人机车载仓储示意图;
图3为车载多旋翼无人机传送示意图;
图4为车载平台顶部的起降平台示意图;
图5为车载多旋翼无人机群协同执行任务示意图;
图6为车载多旋翼无人机群协同任务执行流程图。
具体实施方式
下面结合附图来详细说明本发明的具体实施方式。
如图1,一种车载多旋翼无人机***,包括车载平台102、多旋翼无人机103和人机交互***104,整个***由操作人员101进行操作监视。车载平台102为移动平台,作为多旋翼无人机群的地面“移动航母”;无人机103为多旋翼无人机,可根据任务需求搭载不同载荷,进行侦察、定位、导航、通信、中继、干扰,甚至作战;操作人员101通过人机交互***104实现对车载平台和无人机群的监测和控制;人机交互***104可以实现对车辆的操作控制,同时通过屏幕显示呈现车辆和无人机群的状态,并通过按键、旋钮、触屏、语音和手势进行智能交互,对无人机群下达任务和控制指令。
车载平台102载有用于对整个***的数据进行分析和处理的车载数据处理终端、用于实现对无人机的相对导航定位的局部定位***,以及用于实现对无人机的远距离通信的通信设备。
如图2,多旋翼无人机群在车载平台内采用仓储模式存放。多旋翼无人机根据承担的任务分为侦察型、定位型、导航型、中继型、通信型、干扰型和作战型,不同类型的无人机搭载不同的载荷,较重较大的无人机如作战无人机存放在下部,较小较轻的无人机存放在上部,如通信或中继无人机。车厢内中间为过道,传动平台在此空间传送运动,两侧为存放无人机的单元格,如图3所示,无人机302存储在单元格301内,传送平台303可沿着垂直轨道304和水平轨道305在过道内上下左右移动。传送平台表面为传送带,可以左右连续转动,每个存储单元格底部也是一个可以左右连续转动的传送带306。
传送平台303根据人机交互***下达的任务命令,运动到对应的存储单元格,存储单元格内的传送带306将无人机传送到传送平台303上,传送平台303沿着轨道(304、305)将无人机传送到车载平台顶部的起降平台(图4)。当无人机回收时,传送平台303将降落到起降平台的无人机传送回对应的存储单元格。
车载平台的顶部401设置有两个无人机的起降平台402和403,如图4所示,以达到起降的高效性。起降平台为车厢过道位置对应的可伸缩打开的天窗,传送平台303可直接运动到该位置,无人机在此直接起降。在起降平台四周各有一条可移动的调整索404,用于调整无人机降落后的位置,以确保传送平台可以精确的将无人机传送到存储单元格。
车载多旋翼无人机群执行任务的过程如图5所示,无人机由传送平台303将其从存储单元格301运输到起降平台402(或403),从车载平台501上进行编队起飞502,然后进行编队布设503,到达指定位置之后执行任务504,任务完成之后进行编队回收505,然后编队在车载起降平台上降落506,随后由传送平台303将无人机运输到指定的存储单元格。
车载多旋翼无人机群的任务执行实例如图6所示,车载平台601通过人机交互***、车载数据处理终端、局部定位***和通信设备对无人机群编队进行监测控制,无人机编队一般包括通信中继无人机602、侦察监测无人机603和任务执行无人机604,在感兴趣区域605上空进行侦察、定位、导航、通信、中继、干扰、作战等任务。
该***中,无人机群飞行路径的实现方法为:根据地形环境和任务类型,自主组建编队,包括机型和数量的选择,并自主生成路径,路径规划包括起飞路径、编队生成路径、任务执行路径和编队收缩降落路径。导航采用组合导航方法实现:传统的GPS导航+视觉导航+采用基于UWB的定位导航+基于深度学习的智能导航。其他的指令的传输、装置的移动控制、无人机的控制等均可以通过现有技术实现。
Claims (10)
1.一种车载多旋翼无人机群协同***,其特征在于,包括车载平台***、无人机群***和人机交互***,所述车载平台***为地面移动平台,在人机交互***的控制下用于存储、发射、回收无人机;所述人机交互***具有显示和操作功能,用于监测、控制车载平台***和无人机群***;所述无人机群***由相同或者不同种类的多旋翼无人机组成。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述车载平台***车厢的内部设置有用于存放和传送无人机的仓储单元,车载平台***车厢的顶部设置有起降平台,无人机在仓储单元和起降平台之间的传输采用传送平台实现。
3.根据权利要求2所述的***,其特征在于,所述起降平台的四个方向上设置有可移动绳索。
4.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述车载平台***车厢内部的中间为过道,过道两侧上下为存储单元格,每个存储单元格可存放一个无人机,每个存储单元格底部为可左右旋转的传送带,传送平台可沿轨道在在过道内前后上下移动,且传送平台为一个可左右旋转的传送带,车载平台***车厢的顶部设置有起降平台,传送平台可以移动到起降平台位置。
5.按照权利要求1所述的***,其特征在于,所述车载平台***载有用于对整个***的数据进行分析和处理的车载数据处理终端;所述车载平台***载有用于实现对无人机的相对导航定位的局部定位***;所述车载平台***载有用于实现对无人机的远距离通信的通信设备。
6.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述人机交互***可以通过语音识别和/或动作识别实现智能化的交互。
7.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述无人机群由小型多旋翼无人机和/或微型多旋翼无人机组成,所述无人机根据任务不同分为侦察、定位、导航、通信、干扰、中继、作战机型。
8.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述无人机根据自身定位不同携带不同载荷,根据任务特点可组成多种任务队形;所述任务分为侦察、定位、导航、干扰、通信、中继、作战;所述任务特点分为单机单任务、单机多任务、多机单任务、多机多任务;所述队形分为侦察队形、通信中继队形、作战队形。
9.利用权利要求1~8任意一项所述的***进行车载多旋翼无人机群协同的方法,其特征在于,包括使用人机交互***监测、控制车载平台***和无人机群***,车载平台***在人机交互***的控制下存储、发射、回收无人机,利用人-车-机的协同交互实现基于车载平台的多旋翼无人机群的定位、导航、通信、侦察、干扰、中继、作战任务。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述无人机群飞行路径的实现方法为:根据地形环境和任务类型,自主组建编队,包括机型和数量的选择,并自主生成路径,路径规划包括起飞路径、编队生成路径、任务执行路径和编队收缩降落路径,所述导航采用组合导航方法实现,包括传统的GPS导航、视觉导航、采用基于UWB的定位导航和基于深度学习的智能导航。
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