一种无人机集群控制系统的制作方法

本发明涉及无人机，具体涉及一种无人机集群控制系统。

背景技术：

1、随着无人机技术的迅速发展，无人机集群技术的研究也逐渐引起了广泛的关注。目前，厂家以及研究者们正在探索各种无人机集群形式和应用场景，涵盖了军事、民用、商业等各个领域。

2、在军事领域，无人机集群可以实现联合作战、侦察监视、打击攻击等任务，提高作战效率和战场生存能力。例如，无人机集群可以用于目标搜索、识别和跟踪，协同完成复杂的作战任务，减少人员伤亡风险。

3、在民用领域，无人机集群可以应用于灾害监测、环境保护、资源勘测等方面。例如，在自然灾害发生后，无人机集群可以快速获取灾区信息，为救援行动提供数据支持；在环境监测中，无人机集群可以协同完成大范围的监测任务，实现对环境的全面监控。

4、在商业领域，无人机集群也有广阔的应用前景。例如，在物流配送中，无人机集群可以实现高效的货物运输，提高配送速度和效率；在农业领域，无人机编队可以用于农田作物的监测和喷洒，提高农业生产的智能化水平。

5、综上所述，无人机集群的研究具有重要的实际意义和广阔的应用前景，将为军事、民用和商业领域带来巨大的发展机遇和经济效益。因此，有必要深入开展无人机编队技术的研究与应用。

6、然而现今对于无人机集群的研究大多还停留在理论阶段，因此，亟需提出一种将无人机集群技术变成现实、走向现实的技术框架。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无人机集群控制系统。

2、依据本发明的提供的一种无人机集群控制系统，包括：

3、控制研发工作站，用于根据集群任务设计编队的控制程序，实时确定编队内各无人机的位置、姿态、模式的控制信息；

4、控制基站，用于接收所述控制研发工作站发送的控制信息，并通过集群通讯系统向所述无人机集群系统发送控制指令，接收所述无人机集群系统中各无人机的状态信息，并转发给所述控制研发工作站；

5、仿真平台，用于根据所述控制指令模拟所述无人机集群系统的飞行环境和行为，实现所述控制程序的仿真验证；

6、无人机集群系统，由多个无人机组成编队，用于根据所述控制指令执行集群任务，并实时向所述集群控制基站反馈无人机的位置和状态信息。

7、在一些实施方式中，所述控制研发工作站还用于接收所述控制基站中所述无人机集群系统内各无人机的位置数据，根据预设的队形和/或轨迹，对所述无人机集群系统进行编队控制，并将控制信息发送给所述集群控制基站。

8、在一些实施方式中，所述控制研发工作站包括编队模块、轨迹模块、参数控制模块、算法编辑模块和通信模块，所述编队模块用于设计所述无人机集群系统的编队形式，所述轨迹模块用于设计所述无人机集群系统的运动轨迹，所述参数控制模块和所述算法编辑模块用于设置控制无人机飞行的参数或者算法，所述通信模块用于根据通信协议实现控制信息的接收或者发送。

9、在一些实施方式中，所述仿真平台支持软件在环仿真与硬件在环仿真，用于验证无人机集群系统的控制算法的有效性。

10、在一些实施方式中，所述无人机集群系统包括多旋翼无人机，构建包括高度通道、偏航通道和水平位置通道的数学模型对所述多旋翼无人机进行控制。

11、在一些实施方式中，所述无人机集群系统包括多个四旋翼无人机，各无人机包括机体结构、动力系统、飞行控制器和无人机通信模块，所述飞行控制器通过无人机通信模块接收控制基站的控制指令，并执行对无人机的控制。

12、在一些实施方式中，还包括室内飞行平台，所述室内飞行平台包括光学定位系统和图像工作站。

13、在一些实施方式中，所述光学定位系统包括动作捕捉相机，通过获取无人机的光学位姿信号，经所述图像工作站解算出无人机位姿信息后发送至所述控制基站。

14、在一些实施方式中，还包括室外飞行平台，所述室外飞行平台包括rtk地面基站、设置在各无人机上的rtk模块和卫星定位系统，所述rtk地面基站接收所述卫星定位系统的卫星信号，并通过通信链路向各无人机发送差分数据；各所述无人机接收所述卫星信号和所述差分数据，并通过数字链路向所述控制基站传输遥测位姿信息。

15、在一些实施方式中，所述控制研发工作站还包括日志储存模块和二次开发手册，所述日志存储模块能够存储各无人机当前状态数据和控制信息，便于后期数据分析；所述二次开发手册，用于指导用户进行无人机集群控制系统的二次开发和定制；和/或，

16、所述控制研发工作站的控制信息包括解锁、起飞、降落、悬停、一键重启、上锁或紧急关机，能够批量或者单独控制各无人机；和/或，

17、所述集群通讯系统用于实现集群控制基站与无人机集群系统之间的实时通信，传输无人机的位置、姿态、状态信息或控制指令；和/或，

18、所述控制基站包括各无人机的实时位置、姿态、电池电量、gps状态、导航定位数据、控制模式中的至少一种信息。

19、由上述可知，本发明提出的无人机集群控制系统能够实现面向无人机集群的集中式控制，通过设置控制基站作为控制中枢，与控制研发工作站、无人机集群系统以及仿真平台等实现数据交互。

20、进一步的，通过其中的控制研发工作站，提供由简单到复杂、由单机到多机的完整的控制例程demo与对应的sdk二次开发手册，可用于教育、科研、表演、军事等场合。

21、本发明设计开发支持由仿真飞行-室内飞行-室外飞行无缝衔接，具有仿真控制接口与虚实结合仿真接口，可基于仿真平台进行集群控制仿真以及虚实结合仿真。

22、上述系统可实现编队表演，编队算法开发，编队防碰撞算法开发，无人机调度指挥开发，分布式系统算法验证，飞控算法开发等无人机集群方面的工作。

23、上述系统具有机型丰富、成熟稳定、使用方便、开源开放等特点，支持室内光学定位系统、rtk定位系统等多种定位场景下的集群控制开发。

24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种无人机集群控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述控制研发工作站还用于接收所述控制基站中所述无人机集群系统内各无人机的位置数据，根据预设的队形和/或轨迹，对所述无人机集群系统进行编队控制，并将控制信息发送给所述控制基站。

3.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述控制研发工作站包括编队模块、轨迹模块、参数控制模块、算法编辑模块和通信模块，所述编队模块用于设计所述无人机集群系统的编队形式，所述轨迹模块用于设计所述无人机集群系统的运动轨迹，所述参数控制模块和所述算法编辑模块用于设置控制无人机飞行的参数或者算法，所述通信模块用于根据通信协议实现控制信息的接收或者发送。

4.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述仿真平台支持软件在环仿真与硬件在环仿真，用于验证无人机集群系统的控制算法的有效性。

5.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述无人机集群系统包括多旋翼无人机，构建包括高度通道、偏航通道和水平位置通道的数学模型对所述多旋翼无人机进行控制。

6.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述无人机集群系统包括多个四旋翼无人机，各无人机包括机体结构、动力系统、飞行控制器和无人机通信模块，所述飞行控制器通过无人机通信模块接收控制基站的控制指令，并执行对无人机的控制。

7.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，还包括室内飞行平台，所述室内飞行平台包括光学定位系统和图像工作站。

8.根据权利要求7所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述光学定位系统包括动作捕捉相机，通过获取无人机的光学位姿信号，经所述图像工作站解算出无人机位姿信息后发送至所述控制基站。

9.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，还包括室外飞行平台，所述室外飞行平台包括rtk地面基站、设置在各无人机上的rtk模块和卫星定位系统，所述rtk地面基站接收所述卫星定位系统的卫星信号，并通过通信链路向各无人机发送差分数据；各所述无人机接收所述卫星信号和所述差分数据，并通过数字链路向所述控制基站传输遥测位姿信息。

10.根据权利要求1所述的无人机集群控制系统，其特征在于，所述控制研发工作站还包括日志储存模块和二次开发手册，所述日志存储模块能够存储各无人机当前状态数据和控制信息，便于后期数据分析；所述二次开发手册，用于指导用户进行无人机集群控制系统的二次开发和定制；和/或，

技术总结本发明公开了一种无人机集群控制系统，包括：控制研发工作站，用于根据集群任务设计编队的控制程序，实时确定编队内各无人机的位置、姿态、模式的控制信息；控制基站，用于接收控制研发工作站发送的控制信息，并通过集群通讯系统向无人机集群系统发送控制指令，接收各无人机的状态信息，并转发给控制研发工作站；仿真平台，用于根据控制指令模拟无人机集群系统的飞行环境和行为，实现控制程序的仿真验证；无人机集群系统，由多个无人机组成编队，用于根据控制指令执行集群任务，并实时向控制基站反馈各无人机的位置和状态信息。上述方案通过设置控制基站作为控制中枢，与控制研发工作站、无人机集群系统以及仿真平台等实现数据交互。技术研发人员：任雪峰,唐文志,刘昱鑫受保护的技术使用者：北京卓翼智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9