CN114143708A - 一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法 - Google Patents

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戴若男
赵会杰
张望成
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，本发明包括：筛选各架无人机视距通信范围内的地面站数量：所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件，实时计算每架无人机与其视距范围内所有地面站的距离，并进行排序，选取前m个并记录相应地面站的编号；比较距离最近的m个地面站的AGC值，选择下行链路信号最好的站；5n秒时间判断机制：该地面站的AGC值在5个n秒中，有4个n秒持续大于当前控制该无人机的地面站的AGC值，则进行控制权限交接；判断地面站控制无人机数量是否满***接条件。本发明支持同时起用多架无人机进行不同路段巡查，提高了巡检效率，引入时间判断机制，提高了交接的稳定性和安全性。

Description

一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法
技术领域
本发明涉及无人机管道巡检领域，具体涉及一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法。
背景技术
管道是油气资源配送的主要方式，油气管道区域具有需求大、距离长、范围广等特点，同时这些区域往往地形复杂，不适宜使用传统人工巡检方式进行巡检。无人机巡线***是集信息采集、数据分析、数据处理、指挥调度、现场监视等手段为一体，高度集成化的管道管理应用，采用技术手段解决人工巡检无法完成的任务。在无人机管道巡检***中，多站多机的应用可以解决地面站与无人机作用距离受限的问题，可以同时起用多架无人机进行不同路段巡查，提高巡护作业的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，N个地面站与N架无人机组成一个通信***，地面站依次分布，本发明中每个地面站都具有同时控制M架无人机的能力，地面指挥中心布署监控软件，监控地面站和无人机状态，可以通过监控软件初始化本次飞行任务中的地面站数目和无人机数目。
本发明所采取的技术方案为：
一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，包括以下步骤：
(1)每架无人机分别向视距通信范围内的地面站发送广播信息，所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件，监控软件实时计算每架无人机与视距通信范围内所有地面站的距离；
(2)对每架无人机与视距通信范围内所有地面站的距离进行排序，选取每架无人机距离最近的m个地面站并记录相应地面站的编号；其中，m为设定值；
(3)比较每架无人机距离最近的m个地面站的AGC值，选择下行链路信号最好的地面站；
(4)在一定时间范围内，判断每架无人机信号最好的地面站的AGC值，是否有设定个n秒持续大于当前控制无人机的地面站的AGC值，如果是则执行步骤(5)，否则不进行控制权限交接；其中，n为设定值；
(5)判断是否满***接条件，如果满足，则进行控制权限交接，否则不进行控制权限交接。
其中，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)完成地面站架设后，通过监控软件为地面站注入位置信息参数；
(1.2)每架无人机在飞行过程中分别通过广播的形式向视距通信范围内的地面站传输包含GPS信息的下行网络帧；
(1.3)所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件；
(1.4)监控软件实时计算每架无人机与视距通信范围内的所有地面站的距离。
其中，所述步骤(5)中控制权限交接，具体包括以下过程：
判断当前控制无人机的地面站控制的无人机数量，若交接后控制无人机数量为0，则交接后回收当前控制无人机的地面站的时隙，若交接后控制无人机数量不为0，则保留当前控制无人机的地面站的时隙；判断交接的地面站控制的无人机数量，若交接前控制无人机数量为0，则交接后为地面站分配时隙，若交接前控制无人机的数量不为0，则交接后不需要分配时隙；其中，若交接后地面站控制的无人机数量超过控制上限，则交接失败。
本发明与现有技术相比有以下优点：
1.本发明支持同时起用多架无人机进行不同路段巡查，提高巡检效率；
2.本发明可以通过监控软件灵活配置本次飞行任务的无人机数量和地面站数量，具有充分灵活的适应能力和高度的可扩展性能；
3.本发明引入时间判断机制，提高了交接的稳定性和安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中无人机管道巡检***框图。
图2是本发明实施例中多站多机交接方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图1、2和实施例对本发明做进一步的说明，本实施例应用场景为N站N机，每个地面站最多可以同时控制2架无人机。
本发明基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，主要包括以下步骤：
(1)筛选各架无人机视距通信范围内的地面站数量：
每架无人机分别向视距通信范围内的地面站发送广播信息，所有地面站收到无人机下行的广播信息后，通过光纤或4G网络传输至指挥控制中心的监控软件，监控软件实时计算距离每架无人机与视距范围内所有地面站的距离。
具体地，包括以下步骤：
(1.1)完成地面站架设后，通过监控软件为地面站注入位置信息等参数；
(1.2)每架无人机在飞行过程中分别通过广播的形式向视距通信范围内的地面站传输包含GPS信息的下行网络帧；
(1.3)所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件；
(1.4)监控软件实时计算无人机与视距通信范围内的所有地面站的距离。
(2)对每架无人机与视距通信范围内所有地面站的距离进行排序，选取前m个并记录相应地面站的编号；其中，m为设定值；
(3)比较距离最近的m个地面站的AGC值，选择下行链路信号最好的地面站；
(4)5n秒时间判断机制：
每架无人机信号最好的地面站的AGC值在5个n秒中，有4个n秒持续大于当前控制该无人机的地面站的AGC值，则进行控制权限交接，执行步骤(5)，否则不进行控制权限交接；其中，n为设定值；当无人机处于2个地面站中间位置时，2个地面站距离相近、AGC值相近，通过5n秒的时间判断机制，可以有效避免无人机控制权限在2个地面站之间频繁交接，提高了交接的稳定性和安全性。
(5)判断是否满***接条件，如果满足，则进行控制权限交接，否则不进行控制权限交接：
判断当前控制无人机的地面站A站控制的无人机数量，若交接后A站控制无人机数量为0，则交接后回收A站的时隙，若交接后A站控制无人机数量不为0，则保留A站的时隙；判断交接的地面站B站控制的无人机数量，若交接前B站控制无人机数量为0，则交接后为B站分配时隙，若交接前B站控制无人机的数量不为0，则交接后不需要为B站分配时隙；其中，若交接后B站控制的无人机数量超过控制上限，则交接失败。
本实施例中分为以下几种情况：
(A.1)A站控制无人机数量为1，交接后链路软件需回收该地面站时隙；
(A.2)A站控制无人机数量为2，其中1架无人机进行权限交接，此时不需要回收A站的时隙；
(A.3)A站控制无人机数量为2，且2架无人机同时进行权限交接，此时需要回收A站的时隙；
(B.1)B站当前控制无人机数量为0，此时需要为B站分配时隙；
(B.2)B站当前控制无人机数量为1，此时不需要为B站分配时隙，B站控制无人机的数量更新为2；
(B.3)B站当前控制无人机数量为2，此时不能进行权限交接，判定交接失败，重新经上述步骤(2)～(4)选择适合交接的B站。
通过上述实施例的说明，便于本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。本发明具有充分灵活的适应能力和高度的可扩展性能，本领域专业技术人员依据本发明的思想，可以在具体实施方式及应用范围上做出改变。

Claims (3)

1.一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)每架无人机分别向视距通信范围内的地面站发送广播信息，所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件，监控软件实时计算每架无人机与视距通信范围内所有地面站的距离；
(2)对每架无人机与视距通信范围内所有地面站的距离进行排序，选取每架无人机距离最近的m个地面站并记录相应地面站的编号；其中，m为设定值；
(3)比较每架无人机距离最近的m个地面站的AGC值，选择下行链路信号最好的地面站；
(4)在一定时间范围内，判断每架无人机信号最好的地面站的AGC值，是否有设定个n秒持续大于当前控制无人机的地面站的AGC值，如果是则执行步骤(5)，否则不进行控制权限交接；其中，n为设定值；
(5)判断是否满***接条件，如果满足，则进行控制权限交接，否则不进行控制权限交接。
2.如权利要求1所述的一种基于无人机管道巡检***的多站多机交接方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)完成地面站架设后，通过监控软件为地面站注入位置信息参数；
(1.2)每架无人机在飞行过程中分别通过广播的形式向视距通信范围内的地面站传输包含GPS信息的下行网络帧；
(1.3)所有地面站收到无人机下行的广播信息后，传输至指挥控制中心的监控软件；
(1.4)监控软件实时计算每架无人机与视距通信范围内的所有地面站的距离。
3.如权利要求1所述的一种基于无人机管道巡检多站多机交接方法，其特征在于，所述步骤(5)中控制权限交接，具体包括以下过程：
判断当前控制无人机的地面站控制的无人机数量，若交接后控制无人机数量为0，则交接后回收当前控制无人机的地面站的时隙，若交接后控制无人机数量不为0，则保留当前控制无人机的地面站的时隙；判断交接的地面站控制的无人机数量，若交接前控制无人机数量为0，则交接后为地面站分配时隙，若交接前控制无人机的数量不为0，则交接后不需要分配时隙；其中，若交接后地面站控制的无人机数量超过控制上限，则交接失败。
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