[发明专利]基于TOF的无人机群在飞行中队形保持和变队的方法

说明书

本发明涉及无人机领域，特别涉及基于TOF的无人机群在飞行中队形保持和变队的方法，本发明基于TOF的无人机群在飞行中队形保持和变队的方法采用僚机的TOF摄像头对长机拍摄，获取长机深度图像信息，进而获取僚机和长机的实际位置关系，通过飞行控制模块控制僚机位置解决了无人机机群在飞行中队形保持和变队时处理速度慢、对环境光线依赖高、精度低的问题。本发明适用于无人机。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及基于TOF的无人机群在飞行中队形保持和变队的方法。

背景技术

近两年，无人机机群飞行将文字、造型、LOGO等在空中呈现可谓是最火爆的表演秀，它特有的科技感、强可塑性、艺术性受到了众多晚会节目、发布会、活动现场、景区表演、婚礼现场的青睐。它的可定制化满足大众想要独一无二的专属表演的需求，同时不停的推陈出新，适应市场的快速发展，将前沿科技的魅力展现的淋漓尽致。而无人机编队飞行过程中如何保持队形和如何变队形是无人机技术必不可少的组成部分，同时无人机群往往处于未知的动态环境中，这就要求无人机机群在飞行中具有自适应性和多变性。

TOF是Time of flight的简写，飞行时间法3D成像，是通过给目标连续发送光脉冲，然后利用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物的距离。

发明内容

本发明所解决的技术问题：提供基于TOF的无人机群在飞行中队形保持和变队的方法实现无人机机群在飞行中队形保持和变队时处理速度慢、对环境光线依赖高、精度低的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案：无人机包括多个TOF摄像头、TOF判断模块、TOF控制模块和飞行控制模块，所述多个TOF摄像头分别和TOF判断模块相连，所述TOF判断模块，TOF控制模块和飞行控制模块顺次连接，所述多个TOF摄像头选择合适的FOV能实现无人机720°视野全覆盖进行拍照，用于采集位置信息；所述TOF判断模块用于计算相对位置变化，比较预设位置信息和当前位置信息，并将位置差值数据发送到TOF控制模块；TOF控制模块解析位置差值数据，通过飞行控制模块控制无人机进行水平方向、前后方向和竖直方向的位置调节。

进一步的，多个TOF摄像头是四个，一个位于机身顶部，一个位于机身腹部处，一个位于机身左部，一个位于机身右部。

进一步的，无人机还包括无线接收模块，所述无线接收模块与TOF判断模块相连，用于接收变队后的位置关系信息。

无人机群飞行中队形保持的方法，包括以下步骤：

S01、机群中选择一架无人机做为长机，其余无人机做为僚机；设置僚机和长机之间的相对位置关系作为预设位置信息；

S02、僚机上的TOF摄像头每隔一段时间拍摄多组长机的图像信息，并转换成深度图，通过多组长机的深度图平均值，获得僚机和长机的实际位置关系；

S03、僚机上的TOF判断模块比较实际位置关系和预设位置关系，如果实际位置关系和预设位置相等，则保持僚机飞行状态，如果实际位置关系和预设位置不相等，则计算僚机位置偏移量；

S04、僚机上的TOF控制模块根据偏移量通过飞行控制模块调整当前僚机的位置。

进一步的，步骤S03中，获取僚机位置偏移量的计算公式是：Z＝L-L',其中P表示僚机的水平方向偏移量，Q表示僚机的竖直方向偏移量，Z表示僚机的前后方向偏移量，预设位置信息中：长机在深度图中的坐标是(U,V)、僚机和长机之间的距离是L，实际位置关系中：长机在深度图中的坐标是(U',V')、僚机和长机之间的距离是L'，TOF摄像头像素是x×y，w表示垂直FOV，r表示水平FOV。

无人机群飞行中变队形的方法，包括以下步骤：

S501、机群中选择一架无人机做为长机，其余无人机做为僚机；