[发明专利]一种无人机地面控制系统

权利要求书

1.一种无人机地面控制系统，其特征在于：包括处理器模块(1)、编队集群遥控飞行模块(2)、编队集群控制模块(3)、巡航控制模块(4)、返航控制模块(5)、安全监控模块(6)、显示器(10)、智能充电模块(14)和存储器(15)，所述处理器模块(1)分别与所述编队集群遥控飞行模块(2)、所述编队集群控制模块(3)、所述巡航控制模块(4)、所述显示器(10)、所述智能充电模块(14)和所述存储器(15)电连接，所述巡航控制模块(4)分别与所述返航控制模块(5)和所述安全监控模块(6)电连接；所述处理器模块(1)用于计算无人机编队集群中各个无人机相互距离及相对速度，并计算各个无人机的当前位置和姿态；所述编队集群遥控飞行模块(2)通过遥控器向各个无人机发送控制指令，使无人机按照接收到的控制指令飞行；所述编队集群控制模块(3)向无人机机载设备发送指令，进行无人机编队集群控制，获取无人机编队集群的当前位置和各个无人机的姿态；所述巡航控制模块(4)包括内环控制模块和外环控制模块，用于单个无人机巡航控制，所述内环控制模块用于控制单个无人机的姿态，所述外环控制模块用于控制单个无人机的位置和速度；所述返航控制模块(5)用于在与单个无人机间的通信出现故障或单个无人机出现机械故障时，出现故障的无人机按照原路径返回至起点或指定地点，还用于在无人机编队集群完成任务后，按照原路径返回至起点或指定地点；所述安全监控模块(6)用于判断地面控制系统与单个无人机间的通信是否出现故障或单个无人机是否出现机械故障；所述显示器(10)内设有气压计、指南针、温度计和高度计，所述显示器(10)用于显示无人机指令及无人机的位置、速度、姿态；所述智能充电模块(14)用于为地面控制系统提供电源；所述存储器(15)用于存储地面控制系统数据。

2.根据权利要求1所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：还包括数据传输模块(8)和数据通讯模块(9)，所述数据传输模块(8)和所述数据通讯模块(9)分别与所述编队集群控制模块(3)电连接，所述无人机编队集群处于编队集群遥控飞行模式时，无人机编队集群的位置信息通过所述数据传输模块(8)传输到地面控制系统，并显示在所述显示器(10)上，所述无人机编队集群处于巡航控制模式时，各个无人机的位置信息通过所述数据通讯模块(9)传输到地面控制系统，并显示在所述显示器(10)上。

3.根据权利要求2所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：所述编队集群控制模块(3)通过所述数据通讯模块(9)与无人机编队集群连接，进行无人机编队集群控制，接收无人机相互距离及相对速度，获取无人机的当前位置和姿态，并根据无人机相互距离及相对速度，判断无人机编队集群是否运行正常及安全，并根据所述无人机的当前位置和姿态，判断该无人机是否即将进入飞行区域或禁飞区域。

4.根据权利要求1所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：所述安全监控模块(6)与声光报警模块(7)电连接，所述声光报警模块(7)用于在与单个无人机间的通信出现故障或单个无人机出现机械故障时发出声光报警信号。

5.根据权利要求1所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：所述内环控制模块采用自适应鲁棒控制算法和mahony算法，所述外环控制模块采用模糊PID控制算法，所述mahony算法是根据加速度计和地磁计的数据，转换到地理坐标系后，与对应参考的重力向量和地磁向量进行求误差，这个误差用来校正陀螺仪的输出，然后用陀螺仪数据进行四元数更新，再转换到欧拉角。

6.根据权利要求1所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：所述巡航控制模块(4)用于不断检测无人机的包括数据传输和数据通讯在内的通信系统是否正常，所述巡航控制模块(4)还用于不断检测无人机的位置信息，判断无人机是否已行驶至目的地。

7.根据权利要求1所述的一种无人机地面控制系统，其特征在于：所述处理器模块(1)还分别与人机交互模块(11)、语音交互模块(12)和散热器(20)电连接，所述人机交互模块(11)用于提供人机交互界面，所述语音交互模块(12)用于提供语音交互界面，所述散热器(20)用于为地面控制系统提供散热。