[发明专利]基于姿态同步的超视距无人机遥控系统

说明书

本发明公开了一种基于姿态同步的超视距无人机遥控系统，包括无人机远程集控系统(1)、超视距通信系统(2)、无人机系统(3)和异常处理模块(4)；所述无人机远程集控系统(1)通过所述超视距通信系统(2)和无人机(3)数据通信连接。本发明的采用所述系统自主智能控制为主，减少了由于信号传送的控制的延时性，利用所述无人机系统自主控制为主，保证无人机的自主安全飞行，同时，实时接收所述无人机远程集控系统发出控制信号，以便去执行指令完成相应的任务和执行相应的飞行动作，以便更好的实现姿态同步，减少时延。

技术领域

本发明涉及无人机遥控技术领域，具体为一种基于姿态同步的超视距无人机遥控系统。

背景技术

人的视力范围有一定限度，在空中看到一架战斗机的平均距离是8千米左右，这是天气晴朗时的平均值。如果有雾、雨天、黄昏时候，由于雾灯水汽导致能见度很差，同时光线不足，导致看见的距离要大为减小。而且每个人的视力差别很大，有的飞行员可在20千米以外看到飞机，有的近到8千米也看不见。此外，人的肉眼还有一个特点，如果已看到飞机，一直盯住让飞机逐渐飞远则可在10多千米后才看不见。相反，在天空中找飞机，有时已飞到5千米距离还找不到，8千米是一个一般公认的数值。两架飞机在这一距离内空战称为目视格斗空战。而为了观察的更加远，或者操纵视距之外的设备，通常会突破视距范围以内，实现视距之外的操纵控制，即超视距通信或超视距控制。

而在石油勘探中，由于石油资源通常分别范围广泛，而且多半分别在荒野等地段，受限于地理和地质条件，通常不容易直接进入相关区域进行投送震源设备，或者探测震源设备引发的地震数据，为此通常会利用无人机设备进行地震震源设备的投递，而为了实现远程的控制无人机投递地震震源设备，需要实现超视距的通信和操纵控制；但是，由于石油勘探的过程中，通常缺乏基础通信设施，为此，在进行石油勘探时，通常会利用自身的通信设备进行远程控制和操纵，这就是涉及到超视距的无人机控制的技术问题，在超视距的无人机控制中，一方面，因此，通常需要超视距的无人机控制，另外一方面，需要实现姿态同步的无人机的遥控；在现有技术中，也存在相应的超视距无人机的姿态控制；如

专利申请CN11650594A公开了一种基于无人机的超视距目标定位系统及方法，将无人机光电载荷的操控及视频显示都集成在综合头戴设备中，操控光电载荷的搜索、变焦等动作，并且能够自动识别目标，然后对选择的目标自动进行位置解算。无人机的观测视频以画中画的形式在综合头戴设备的显示器中显示，测得目标相对的方位和距离等信息显示在显示器的上部，同时透过显示器能够观察真实的世界，保持较好的环境观察能力。该发明减少了使用无人机观测、定位的操作步骤，简化了交互过程，降低了操作员的负荷，强化了对重点目标和远距离目标的探测能力，也能保持较好的近距离环境观察能力，形成纵深感知。

专利申请CN 109901603A公开了一种输入时延下多空间飞行器姿态协同控制方法，其基于模糊理论的多空间飞行器分布式姿态协同控制，并考虑控制器中存在输入时延；利用T–S模糊理论将多飞行器姿态动力学系统构建为由一系列模糊逻辑组成的模糊系统；针对构建出的模糊系统设计分布式控制器，得到闭环系统，并将该闭环系统进行等价转化；针对转化后的等价系统，利用时延依赖李雅普诺夫稳定性理论给出保证系统稳定的充分条件，并利用线性矩阵不等式方法设计控制器参数。与传统的非线性补偿控制方法相比，该发明设计的基于模糊理论的控制方法结构更加简单、针对输入时延的鲁棒性更强、保守性更低。

专利申请CN107589738A公开了一种应用于无人机网络运行及操作管理的手段，其提出了网络传输控制的基本方法，即以无线网络或蜂窝系统建立替代传统点对点的遥控通道，由此可以大大延长无人机的操作距离。该发明重点解决了将传统遥控指令转换为数据包的形式以通过网络进行传输。其次，发明将机载传感器采集的飞行姿态数据传送到地面控制台，以图形化显示出飞行高度、位置、速度、加速度、偏航角等信息，并以前庭感知，人在回路的方式再现飞行状态，使操作员身体直接感受到驾驶的效果。其方法有助于操控手准确把握驾驶情况，使飞行操控更准确，尤其适用于完成无人机各种任务的精准操作，克服了传统基于位置操作的盲目性，对未来发展大型飞机无人化驾驶具有重要的基础作用。