CN111142564A - 集群植保无人机通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种集群植保无人机通信方法，在地面站终端中设置主机识别码，地面站终端根据植保机回复的指令识别所有植保机，并为每个植保机分配唯一的从机识别码；地面站终端向各编号植保机分配预设任务；植保机接收到地面站发来的起飞命令执行相应任务；根据各植保机完成任务情况发出新动作指令，该新动作指令包括从机识别码+任务指令序列；该新动作指令中的任务指令序列覆盖预设任务；所有植保机收到信号后，首先将所述更新动作指令信号中的从机识别码与本机进行对比，若是则执行该任务指令序列；任务指令序列包括：命令植保机完成任务、命令植保机飞完全部航点后返航、命令植保机中途返航或命令植保机在起飞点上空悬停等待降落命令。
Description
技术领域
本发明涉及无人机飞行控制技术领域，具体涉及一种集群植保无人机通信方法。
背景技术
随着土地流转、农业土地生产逐渐规模化，无人机在农业上的应用越来越广泛。采用无人机对农作物喷药是农业植保的发展方向。面对大面积作物，果树类型的高秆作物以及丘陵山区等低的农药喷施，相较于传统的喷药方式，农用植保无人机作业显然更加高效。
现有技术中的植保无人机的飞行控制一般是在飞行前，根据作业地图划定作业范围，在地图上设定航点，规划无人机的飞行路线，然后执行飞行任务。无人机按规划好的航线进行作业。植保无人机从一开始单台控制作业到现在已经可以通过一个控制站控制多台植保无人机共同作业。
我国专利申请201910109052.5，公开日为2019.04.23，多植保无人机通信方法及通信***，该申请记载了一种主多从的通信方式，实现无人机的集群式控制，此方案中不仅有主机向从机的信号传输，还包括从机向主机的信号传输，实现双向通信。但是，此方方案中从机在执行确认后的任务时，主机无法对从机的任务进行修改，而是只能按预先设定好的指令进行飞行。植保无人机中途无法变更行进路线，无法进行飞行任务的动态规划。此缺陷在现场喷药作业产生明显的限制。实际作业时，由于地形、地块尺寸不尽相同，各地块单位面积的施药量不尽相同，因此各无人机农药的消耗情况是不同步的。而因无法在中途变更路线，植保无人机只能按规范路线执行完毕后才能停止。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有技术中植保无人机无法中途改变路线，从而不能根据作业情况动态调整各无人机的飞行任务。
一种集群植保无人机通信方法，
(1)地面站终端以广播形式发送无线电波指令，所有集群内植保无人机收到该无线电波指令，向地面站发送回复指令；
(2)在地面站终端中设置主机识别码，地面站终端根据植保无人机回复的指令识别所有植保无人机，并为每个植保无人机分配唯一的从机识别码；
(3)地面站终端启动与植保无人机之间的数据通信后，地面站终端根据地块大小和集群机数量向各编号植保无人机分配预设任务，将航点和任务传输给对应的植保无人机，组成集群***；
(4)植保无人机接收到地面站发来的起飞命令后，按照存储好的航点飞行，同时执行相应任务；
还包括：
根据各植保无人机完成任务情况发出更新动作指令信号，该更新动作指令信号包括：从机识别码+任务指令序列；该更新动作指令信号中的任务指令序列覆盖预设任务；
所有植保无人机收到信号后，首先将所述更新动作指令信号中的从机识别码与本机的从机识别码进行对比，若是则执行该任务指令序列；
所述任务指令序列包括：命令植保无人机完成任务、命令植保无人机飞完全部航点后返航、命令植保无人机中途返航或命令植保无人机在起飞点上空悬停等待降落命令。
本通信方法的优点：由一台地面站控制多台植保无人机协同工作，通信***稳定可靠，能降低成本，极大提高植保工作效率，一主多从通信***结构简单，实现对于集群机中任一植保无人机的作业任务进行动态调整，通信协议可靠性高。
植保无人机作业过程中，地面站轮流查询各植保无人机飞行位置、工作状态，并在地面站实时显示。
本通信方法的指令传输协议在MavLink协议上进行扩展，每条通信数据包括：包头、协议字、内容以及检验码。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供的一种集群植保无人机通信方法，其特征是：所述通信方法包括如下步骤：
(1)地面站终端以广播形式发送无线电波指令，所有集群内植保无人机收到该无线电波指令，向地面站发送回复指令；
(2)在地面站终端中设置主机识别码，地面站终端根据植保无人机回复的指令识别所有植保无人机，并为每个植保无人机分配唯一的从机识别码；
(3)地面站终端启动与植保无人机之间的数据通信后，地面站终端根据地块大小和集群机数量向各编号植保无人机分配预设任务，将航点和任务传输给对应的植保无人机，组成集群***；
(4)植保无人机接收到地面站发来的起飞命令后，按照存储好的航点飞行，同时执行相应任务；
还包括：
根据各植保无人机完成任务情况发出更新动作指令信号，该更新动作指令信号包括：从机识别码+任务指令序列；该更新动作指令信号中的任务指令序列覆盖预设任务；
所有植保无人机收到信号后，首先将所述更新动作指令信号中的从机识别码与本机的从机识别码进行对比，若是则执行该任务指令序列；
所述任务指令序列包括：命令植保无人机完成任务、命令植保无人机飞完全部航点后返航、命令植保无人机中途返航或命令植保无人机在起飞点上空悬停等待降落命令。
本发明地面站和植保无人机安装同频段的通信模块，设置为一主多从，主机发出的信息从机都能收到，如果没有附加识别码，则所有飞机都做处理，如果指令中有附加识别码，则对应飞机处理，其他飞机不处理，从机发出的信息采用广播式，但是在此通讯中，识别码为从机，只有地面站终端的通讯模块做处理，其他从机不做处理。
本发明实例：
一台地面站终端配置8台植保无人机。首先，地面站终端以发出询指令，在信号范围内的8台植保无人机反回应答信息，从而被认为是本集群中的设备。在地面站终端中便采集到8台从机的信号，从机发回的信号包含各从机的特征码，主机根据特征码分辨各无人机，并对所有从机分别编号，对分机的编号一般为各植保无人机的顺序编码，给8台植保无人机分配唯一的“从机识别码”。地面站终端根据地块大小及无人机相关数据为各从机规划作业任务，8台植保无人机构成一个作业集群。
本发明的地面站终端发出的任务指令有两种，一种是无识别码的指令，一种附带识别码的指令。无识别码指令在建立集群时用于识别周围的所有无人机，信号为电波信号，进行初步识别前需要将主机和从机的通信频段统一。
“起飞”指令为附带识别码的指令，8台植保机可同时起飞或相继起飞。在8台植保无人机执行作业任务时，其中一台植保无人机因药量或电池电量过低报警，方式报警通知信号内容包括“主机识别码+事故类型”。在同一频段内所以接收方都能接由信号，但因“主机识别码”的指定功能，仅主机对本信号进行处理。主机此时需要单独调整一台植保机执行的任务。地面站终端发出带有从机识别码的更新动作指令。
该新的任务覆盖预设任务，因此新任务应当是一系列至植保完成为止的任务指令。
例如：任务指令的内容是：
S1：命令植保无人机飞完全部航点；
S2：命令植保无人机回到起飞点上空；
S3：命令植保无人机降落。
或，任务命令的内容是：
S1：命令杆保机中途返航。
Claims (3)
1.一种集群植保无人机通信方法，其特征是：所述通信方法包括如下步骤：
(1)地面站终端以广播形式发送无线电波指令，所有集群内植保无人机收到该无线电波指令，向地面站发送回复指令；
(2)在地面站终端中设置主机识别码，地面站终端根据植保无人机回复的指令识别所有植保无人机，并为每个植保无人机分配唯一的从机识别码；
(3)地面站终端启动与植保无人机之间的数据通信后，地面站终端根据地块大小和集群机数量向各编号植保无人机分配预设任务，将航点和任务传输给对应的植保无人机，组成集群***；
(4)植保无人机接收到地面站发来的起飞命令后，按照存储好的航点飞行，同时执行相应任务；
还包括：
根据各植保无人机完成任务情况发出更新动作指令信号，该更新动作指令信号包括：从机识别码+任务指令序列；该更新动作指令信号中的任务指令序列覆盖预设任务；
所有植保无人机收到信号后，首先将所述更新动作指令信号中的从机识别码与本机的从机识别码进行对比，若是则执行该任务指令序列；
所述任务指令序列包括：命令植保无人机完成任务、命令植保无人机飞完全部航点后返航、命令植保无人机中途返航或命令植保无人机在起飞点上空悬停等待降落命令。
2.如权利要求1所述集群植保无人机通信方法，其特征是：植保无人机作业过程中，地面站轮流查询各植保无人机飞行位置、工作状态，并在地面站实时显示。
3.如权利要求1或2所述集群植保无人机通信方法，其特征是：所述指令传输协议在MavLink协议上进行扩展，每条通信数据包括：包头、协议字、内容以及检验码。
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