一种多无人机平台协同控制系统的制作方法

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1.本发明属于无人机控制技术领域，具体是一种多无人机平台协同控制系统。

背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。
3.专利公开号为cn102768518b的发明提出一种多无人机平台协同控制系统，包括多无人机平台和地面控制中心，其中，地面控制中心进一步包括用户输入模块，用于输入总协同任务和每一个无人机的参数设置；状态显示及数据库维护模块，用于实时显示并记录无人机的状态信息和图像数据并维护无人机的配置参数数据库；任务分配模块，用于根据多无人机总协同任务以及每一个无人机的参数设置生成每一个无人机的具体任务；协同控制模块，用于根据具体任务生成相应的语义层控制指令；以及至少一个无人机处理模块，用于接收并处理无人机的状态数据和图像数据，并发送控制命令序列给无人机。该系统具有可扩展性好，稳定可靠的优点。
4.多无人机在进行协同控制工作时，在飞行途中，因外部风速的影响，会造成部分无人机偏离航线，针对于此种情况，外部人员自行操控，难度较高，很难使多组无人机处于同一排列阵线内，故并不能达到所有无人机的整体协同控制效果，从而很难使多组无人机进行协同工作。

技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种多无人机平台协同控制系统，用于解决因外部风速的影响，会造成部分无人机偏离航线，针对于此种情况，外部人员自行操控，难度较高，很难使多组无人机处于同一排列阵线内的技术问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种多无人机平台协同控制系统，包括数据采集端、协同控制端以及显示终端和实时定位端；
7.所述协同控制端包括风阻系数处理单元、参数修正单元、定位参数处理单元、控制单元以及反馈单元；
8.所述数据采集端，用于对多组无人机的机身参数以及外部的风速进行获取，并将所获取的机身参数以及风速传输至协同控制端内；
9.所述实时定位端，用于对不同的无人机进行实时定位，并将所定位的点位参数传输至协同控制端内；
10.所述协同控制端内部的定位参数处理单元，用于对所定位的点位参数进行获取，并对所获取的点位参数进行处理，以一组无人机为初始机位，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并生成捆绑数据包，并将此捆绑数据包传输至控制单元；
11.所述反馈单元，用于对多组无人机的点位参数进行获取并传输至控制单元内，控
制单元查看固定点位参数是否与映射点一致，若处于一致状态，则不进行操作，若处于不一致状态，则需对指定的无人机进行控制调整；
12.所述风阻系数处理单元，对采集得到的机身参数以及风速进行接收，并根据接收到的机身参数以及风速，对风阻系数进行处理判定，并根据不同的风阻系数，对不同无人机的机身参数进行修正，生成修正数据包，并将修正数据包传输至参数修正单元内；
13.参数修正单元根据接收到的修正数据包，对指定的无人机进行转速修正处理，使多组无人机保持在同一排列阵线内。
14.优选的，所述定位参数处理单元对所获取的点位参数进行处理的具体方式为：
15.s1、预先获取多组无人机的排列阵线，根据距离传感器，获取距离最近的一组无人机，并提取此无人机的点位参数，将点位参数设定为初始点，并以初始点为中心点，在此初始点外部建立初始虚拟平面，初始虚拟平面与排列阵线垂直设置，所设置的初始虚拟平面内两侧边线设置有坐标系，通过坐标系获取中心点的点位坐标，并将其标记为d1(x1，y1)；
16.s2、依次获取与初始点相距无人机的多组距离参数，并提取最小距离参数或最远距离参数的无人机，并获取此无人机的点位参数，以点位参数为定位点，建立第二组虚拟平面，并获取此定位点的点位坐标参数d2(x2，y2)，将步骤s1中所获取的点位坐标d1(x1，y1)映射在第二组虚拟平面内，采用得到移动参数yd，并获取定位点与初始点的设定方向为移动方向，将移动方向与移动参数yd进行捆绑，并生成第一组捆绑数据包，传输至控制单元内，控制单元接收到第一组捆绑数据包，根据移动方向以及移动参数yd，控制此无人机移动至映射点的位置；
17.s3、再以步骤s2的无人机的映射点为初始点，获取下一无人机的点位参数，重复步骤s2的具体操作，使下一无人机到达前一组无人机映射点的具体位置，以此类推，以上一组无人机限制下一组无人机，使所获取的点位参数更加准确，并将处理得到的多组捆绑数据包传输至控制单元内，控制单元控制对应的无人机，使无人机移动至对应的映射点位置处，完成多组无人机的协同控制工作。
18.优选的，所述风阻系数处理单元对风阻系数进行处理判定的具体方式为：
19.对不同无人机所处环境的风速进行获取，并依次将不同无人机的风速标记为fsi，其中i代表不同的无人机；
20.采用得到属于不同无人机的风阻参数fzi，其中p为空气密度，m为机身的挡风面积；
21.采用得到不同无人机的转速参数zsi，其中为预设的固定系数因子，且的具体取值由操作人员根据经验拟定；
22.将处理得到的属于不同无人机的转速参数zsi传输至参数修正单元内。
23.优选的，所述参数修正单元根据得到的转速参数zsi以及机身参数，从机身参数内获取对应的转速值，使转速参数zsi与转速值进行差值处理，得到修正值，并将处理得到的修正值传输至控制单元内。
24.优选的，所述控制单元根据接收到的修正值，对指定的无人机进行参数改变，使对
应的无人机的转速达到指定的转速参数，从而使多组无人机保持在同一组排列阵线内。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：预先根据所获取的实时定位点位参数，对所获取的点位参数进行处理，以一组无人机为初始机位，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并生成捆绑数据包，并将此捆绑数据包传输至控制单元，将上一无人机的映射点映射至下一虚拟平面内，再从虚拟平面内获取内部的定位点，采用勾股定理的计算方式，获取两点之间的移动距离，并同时获取移动方向，根据移动方向以及移动距离，对无人机进行控制，使对应的无人机到达指定位置，从而使多组无人机处于同一排列阵线内；
26.再根据所获取的不同风速，对不同无人机的车身参数进行改变，使不同的无人机处于同一排列阵线内，使多组无人机均能达到最佳的使用效果。
附图说明
27.图1为本发明原理框架示意图。
具体实施方式
28.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一
30.请参阅图1，本技术提供了一种多无人机平台协同控制系统，包括数据采集端、协同控制端以及显示终端和实时定位端；
31.所述数据采集端输出端与协同控制端输入端电性连接，所述实时定位端输出端与协同控制端输入端电性连接，所述协同控制端输出端与显示终端输入端电性连接；
32.所述协同控制端包括风阻系数处理单元、参数修正单元、定位参数处理单元、控制单元以及反馈单元；
33.所述风阻系数处理单元输出端与参数修正单元输入端电性连接，所述定位参数处理单元输出端与控制单元输入端电性连接，所述参数修正单元输出端与控制单元输入端电性连接，所述控制单元输出端与反馈单元输入端电性连接；
34.所述数据采集端，用于对多组无人机的机身参数以及外部的风速进行获取，并将所获取的机身参数以及风速传输至协同控制端内；
35.所述实时定位端，用于对不同的无人机进行实时定位，并将所定位的点位参数传输至协同控制端内；
36.所述协同控制端内部的定位参数处理单元，用于对所定位的点位参数进行获取，并对所获取的点位参数进行处理，以一组无人机为初始机位，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并生成捆绑数据包，并将此捆绑数据包传输至控制单元，其中对所获取的点位参数进行处理的具体方式为：
37.s1、预先获取多组无人机的排列阵线(具体的，排列阵线为预先设定的，多组无人机在进行同时操作时，需排列在同一直线内进行工作，故此直线为排列阵线)，根据距离传感器，获取距离最近的一组无人机(地面设置有监控中心，此时距离最近的一组无人机则是
与监控中心最近的一组无人机)，并提取此无人机的点位参数，将点位参数设定为初始点，并以初始点为中心点，在此初始点外部建立初始虚拟平面，初始虚拟平面与排列阵线垂直设置，所设置的初始虚拟平面内两侧边线设置有坐标系，通过坐标系获取中心点的点位坐标，并将其标记为d1(x1，y1)；
38.s2、依次获取与初始点相距无人机的多组距离参数，并提取最小距离参数的无人机，并获取此无人机的点位参数，以点位参数为定位点，建立第二组虚拟平面，并获取此定位点的点位坐标参数d2(x2，y2)，将步骤s1中所获取的点位坐标d1(x1，y1)映射在第二组虚拟平面内，采用得到移动参数yd，并获取定位点与初始点的设定方向为移动方向，将移动方向与移动参数yd进行捆绑，并生成第一组捆绑数据包，传输至控制单元内，控制单元接收到第一组捆绑数据包，根据移动方向以及移动参数yd，控制此无人机移动至映射点的位置(具体的，映射点便是点位坐标d1)，并以此映射点为后一组无人机的映射点(此映射点便是第一组无人机的映射点，后续需要调整的无人机均以第一组无人机的映射点为固定点位进行移动，进行参数调整)；
39.s3、再以步骤s2的无人机的映射点为初始点，获取下一无人机的点位参数，重复步骤s2的具体操作，使下一无人机到达前一组无人机映射点的具体位置，以此类推，以上一组无人机限制下一组无人机，使所获取的点位参数更加准确，并将处理得到的多组捆绑数据包传输至控制单元内，控制单元控制对应的无人机，使无人机移动至对应的映射点位置处，完成多组无人机的协同控制工作。
40.所述反馈单元，用于对多组无人机的点位参数进行获取并传输至控制单元内，控制单元查看点位参数是否与映射点一致，若处于一致状态，则不进行操作，若处于不一致状态，则需对指定的无人机进行控制调整(之所以要设置反馈单元，是因为对多组无人机的控制调整是要时长进行的，当某次调整结束后，因外部风力的影响，会导致多组无人机再一次偏离预设的排列阵线)；
41.所述风阻系数处理单元，对采集得到的机身参数以及风速进行接收，并根据接收到的机身参数以及风速，对风阻系数进行处理判定，并根据不同的风阻系数，对不同无人机的机身参数进行修正，生成修正数据包，并将修正数据包传输至参数修正单元内，其中，对风阻系数进行处理判定的具体方式为：
42.对不同无人机所处环境的风速进行获取，并依次将不同无人机的风速标记为fsi，其中i代表不同的无人机；
43.采用得到属于不同无人机的风阻参数fzi，其中p为空气密度，m为机身的挡风面积；
44.采用得到不同无人机的转速参数zsi，其中为预设的固定系数因子，且的具体取值由操作人员根据经验拟定；
45.将处理得到的属于不同无人机的转速参数zsi传输至参数修正单元内，参数修正单元根据得到的转速参数zsi以及机身参数，从机身参数内获取对应的转速值，使转速参数zsi与转速值进行差值处理，得到修正值，并将处理得到的修正值传输至控制单元内。
46.所述控制单元，根据接收到的修正值，对指定的无人机进行参数改变，使对应的无人机的转速达到指定的转速参数，从而使多组无人机保持在同一组排列阵线内。
47.所述显示终端，将修正值传输至显示屏内进行显示，供外部操作人员进行操作处理。
48.实施例二
49.本实施例相较于实施例一，其具体区别在于，步骤s2中，依次获取与初始点相距无人机的多组距离参数，并提取最远距离参数的无人机，并进行后续操作；
50.将实施例一以及实施例二的具体参数进行实验处理，并得到不同人员所给出的体验数据，其中体验数据则是对应的人员所给出的体验评价分，将体验数据进行整理，如下表所示：
[0051] 实施例一实施例二体验分87.986.8
[0052]
由上表数据可知，实施例一的体验数据优于实施例二的体验数据，外部操作人员可根据个人需求选取合适的实施例。
[0053]
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
[0054]
本发明的工作原理：预先根据所获取的实时定位点位参数，对所获取的点位参数进行处理，以一组无人机为初始机位，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并生成捆绑数据包，并将此捆绑数据包传输至控制单元，将上一无人机的映射点映射至下一虚拟平面内，再从虚拟平面内获取内部的定位点，采用勾股定理的计算方式，获取两点之间的移动距离，并同时获取移动方向，根据移动方向以及移动距离，对无人机进行控制，使对应的无人机到达指定位置，从而使多组无人机处于同一排列阵线内；
[0055]
再根据所获取的不同风速，对不同无人机的车身参数进行改变，使不同的无人机处于同一排列阵线内，使多组无人机均能达到最佳的使用效果。
[0056]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

技术特征：

1.一种多无人机平台协同控制系统，其特征在于，包括数据采集端、协同控制端以及显示终端和实时定位端；所述协同控制端包括风阻系数处理单元、参数修正单元、定位参数处理单元、控制单元以及反馈单元；所述数据采集端，用于对多组无人机的机身参数以及外部的风速进行获取，并将所获取的机身参数以及风速传输至协同控制端内；所述实时定位端，用于对不同的无人机进行实时定位，并将所定位的点位参数传输至协同控制端内；所述协同控制端内部的定位参数处理单元，用于对所定位的点位参数进行获取，并对所获取的点位参数进行处理，以一组无人机为初始机位，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并生成捆绑数据包，并将此捆绑数据包传输至控制单元；所述反馈单元，用于对多组无人机的点位参数进行获取并传输至控制单元内，控制单元查看固定点位参数是否与映射点一致，若处于一致状态，则不进行操作，若处于不一致状态，则需对指定的无人机进行控制调整；所述风阻系数处理单元，对采集得到的机身参数以及风速进行接收，并根据接收到的机身参数以及风速，对风阻系数进行处理判定，并根据不同的风阻系数，对不同无人机的机身参数进行修正，生成修正数据包，并将修正数据包传输至参数修正单元内；参数修正单元根据接收到的修正数据包，对指定的无人机进行转速修正处理，使多组无人机保持在同一排列阵线内。2.根据权利要求1所述的一种多无人机平台协同控制系统，其特征在于，所述定位参数处理单元对所获取的点位参数进行处理的具体方式为：s1、预先获取多组无人机的排列阵线，根据距离传感器，获取距离最近的一组无人机，并提取此无人机的点位参数，将点位参数设定为初始点，并以初始点为中心点，在此初始点外部建立初始虚拟平面，初始虚拟平面与排列阵线垂直设置，所设置的初始虚拟平面内两侧边线设置有坐标系，通过坐标系获取中心点的点位坐标，并将其标记为d1(x1，y1)；s2、依次获取与初始点相距无人机的多组距离参数，并提取最小距离参数或最远距离参数的无人机，并获取此无人机的点位参数，以点位参数为定位点，建立第二组虚拟平面，并获取此定位点的点位坐标参数d2(x2，y2)，将步骤s1中所获取的点位坐标d1(x1，y1)映射在第二组虚拟平面内，采用得到移动参数yd，并获取定位点与初始点的设定方向为移动方向，将移动方向与移动参数yd进行捆绑，并生成第一组捆绑数据包，传输至控制单元内，控制单元接收到第一组捆绑数据包，根据移动方向以及移动参数yd，控制此无人机移动至映射点的位置；s3、再以步骤s2的无人机的映射点为初始点，获取下一无人机的点位参数，重复步骤s2的具体操作，使下一无人机到达前一组无人机映射点的具体位置，以此类推，以上一组无人机限制下一组无人机，使所获取的点位参数更加准确，并将处理得到的多组捆绑数据包传输至控制单元内，控制单元控制对应的无人机，使无人机移动至对应的映射点位置处，完成多组无人机的协同控制工作。3.根据权利要求2所述的一种多无人机平台协同控制系统，其特征在于，所述风阻系数
处理单元对风阻系数进行处理判定的具体方式为：对不同无人机所处环境的风速进行获取，并依次将不同无人机的风速标记为fs
i
，其中i代表不同的无人机；采用得到属于不同无人机的风阻参数fz
i
，其中p为空气密度，m为机身的挡风面积；采用得到不同无人机的转速参数zs
i
，其为预设的固定系数因子，且的具体取值由操作人员根据经验拟定；将处理得到的属于不同无人机的转速参数zs
i
传输至参数修正单元内。4.根据权利要求3所述的一种多无人机平台协同控制系统，其特征在于，所述参数修正单元根据得到的转速参数zs
i
以及机身参数，从机身参数内获取对应的转速值，使转速参数zs
i
与转速值进行差值处理，得到修正值，并将处理得到的修正值传输至控制单元内。5.根据权利要求4所述的一种多无人机平台协同控制系统，其特征在于，所述控制单元根据接收到的修正值，对指定的无人机进行参数改变，使对应的无人机的转速达到指定的转速参数，从而使多组无人机保持在同一组排列阵线内。

技术总结

本发明公开了一种多无人机平台协同控制系统，涉及无人机控制技术领域，解决了因外部风速的影响，会造成部分无人机偏离航线，针对于此种情况，外部人员自行操控，难度较高，很难使多组无人机处于同一排列阵线内的技术问题，根据所获取的实时定位点位参数，对所获取的点位参数进行处理，通过初始机位的点位参数，对下一组无人机进行限制，并将此捆绑数据包传输至控制单元，将上一无人机的映射点映射至下一虚拟平面内，再从虚拟平面内获取内部的定位点，采用勾股定理的计算方式，获取两点之间的移动距离，并同时获取移动方向，根据移动方向以及移动距离，对无人机进行控制，使对应的无人机到达指定位置，从而使多组无人机处于同一排列阵线内。排列阵线内。排列阵线内。