[发明专利]一种可对多架无人机飞行控制的地面控制系统

摘要

本发明公开了一种可对多架无人机飞行控制的地面控制系统，包括多无人机飞控导航平台、地面站软件控制平台及遥控器辅助模块，多无人机飞控导航平台包括多架不同类别的无人机，多无人机飞控导航平台包括飞行控制增稳模块、避障模块、跟踪识别模块、传感器检测模块、桨叶电机输出模块、数据解析封装模块B、无线数据传输模块、GPS/INS组合导航模块；地面站软件控制平台包括交互式用户指令输入模块、状态与地图显示模块、任务分配协同控制模块、数据解析封装模块A、警示报警模块、数据存储回放模块、遥控器辅助模块。本发明支持多无人机编队协同任务控制航迹规划功能，设有避障模块可有效减少自主飞行时由于地面站和无人机通信引起的坠机事故。

主权项

1.一种可对多架无人机飞行控制的地面控制系统，其特征在于：包括多无人机飞控导航平台、地面站软件控制平台以及遥控器辅助模块，所述多无人机飞控导航平台包括多架不同类别的无人机，其中所述多无人机飞控导航平台进一步包括：飞行控制增稳模块，用于搜集机身各种姿态数据，并且接收来自于地面站或者遥控发来的控制指令，对机身各种姿态数据以及遥控指令进行混合处理，以解除无人机自身各个机械结构之间的物理耦合性、非线性等不良的物理特性，并且使得无人机在外部扰动作用下保持无人机平稳飞行；避障模块，包括环境信息实时检测模块、障碍物数据分析处理模块和避障决策模块，根据障碍物数据分析处理模块，所述环境信息实时检测模块采用多传感器融合技术实现对周围的环境进行实时检测并将检测到的信息传输至障碍物数据分析处理模块，所述障碍物数据分析处理模块对接收的周围的环境信息进行环境结构感知构建确定所处的障碍物，所述避障决策模块根据障碍物数据分析处理模块的输出结果确定避障决策，通过驱动动力系统实现无人机对周围障碍物的躲避；跟踪识别模块，包括陀螺稳定转台、光学跟踪设备和红外跟踪设备，所述光学跟踪设备和红外跟踪设备分别安装于陀螺稳定转台上，所述光学跟踪设备用于拍摄可见光图像，对无人机进行有效的识别和跟踪，所述红外跟踪设备用于在黑夜下的识别和跟踪，所述光学跟踪设备采用37倍连续变焦高清晰度电视摄像机，所述红外跟踪设备采用高分辨率红外热成像仪；传感器检测模块，用于感知机身飞行信息与外界环境信息，所述传感器检测模块包括三轴加速度计、三轴磁力计、三轴陀螺仪、气压高度计和温度传感器；桨叶电机输出模块，用于执行飞行控制增稳模块解算出的控制指令，其中包括常用无人机使用的无刷电机、舵机、电调、齿轮传动机构，本模块不仅限于电机桨叶，也可以是机身附带的指示性灯具一系列的输出机构；数据解析封装模块B，所述数据解析封装模块主要有两个功能，第一对无人机飞行状态数据进行滤波解析处理，第二对滤波处理的进行通信协议的数据封装，以保证多无人飞控导航平台与地面站软件控制平台数据通信的正确性；无线数据传输模块，所述无线数据传输模块主要用于多无人飞控导航平台与地面站软件控制平台数据通信以及任意两架无人机之间的数据通信，本系统为每架无人机配置无线数据传输模块用于编队协同任务；GPS/INS组合导航模块，所述GPS/INS组合导航模块用于精确的测量每架无人机的GPS位置；所述地面站软件控制平台进一步包括：交互式用户指令输入模块，所述交互式用户指令输入模块用给整个无人机协同控制系统布置任务，并且在飞行前期需要对每架无人机进行系统参数配置，系统参数具体包括每架无人机编队飞行的最小安全距离、飞行器自身参数设定；状态与地图显示模块，所述状态与地图显示模块其中状态显示功能是根据自定义数据帧格式对接收数据进行解析后将无人机机身姿态角及其变化率、无人机位置信息、地速、航向信息、飞行高度、控制输入量，以数字或图表形式进行显示，地图显示功能利用百度地图API接口实现地面站与无人机数据通信能在地图上清楚显示无人机具体GPS位置；任务分配协同控制模块，所述任务分配协同控制模块接收分析地面站软件平台任务分配总任务后，生成所在无人机相应的语义层控制指令，所述任务分配协同控制模块采用分布式多无人机编队控制方法，即在地面站软件控制平台上此模块事先分配好每架无人机的任务由无线数据传输模块传输给每架无人机；数据解析封装模块A，所述数据解析封装模块A主要对任务协同控制模块输出的只能进行通信协议的数据封装，以保证无人飞行控制导航平台与地面软件平台数据通信的正确性；警示报警模块，所述警示报警模块指多架无人机其中一架出现了故障，提醒人们使用切换权限，人为操控自主飞行的无人机返航；数据存储回放模块，所述数据库存储模块用于存储飞行器飞行数据以及用户配置的参数，以便飞行结束后进行数据分析；遥控器辅助模块，所述遥控器辅助模块用于当无人机进行自主编队飞行的时，若其中一架无人机出现了故障，用户进行切换权限操作，人为操控无人机返航。