CN105912017A - 一种无人机编队管理方法和无人机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机编队管理方法和无人机的控制系统，该方法中地面控制中心与各个无人机进行通信形成一个具有长机的无人机编队。通过本发明提供的无人机编队管理方法和无人机的控制系统，能够自动的实现对多个无人机的编队，并将多个无人机分为长机和僚机，便于对无人机的管理。

Description

一种无人机编队管理方法和无人机的控制系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机编队管理方法和无人机的控制系统。

背景技术

无人机用途广泛，成本低，效费比好，并且其无人员伤亡风险，再加上生存能力强，机动性好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域也有非常广阔的前景。无人机的飞速发展和广泛应用是在海湾战争后，以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上，例如采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度。

为了适应未来的挑战，除了提高单机的功能和效用外，还需要考虑如何以现有的技术为基础，发展更加有效的无人机管理组织和管理模式以实现高速率和远距离数据传输，无人机编队是近年来提出的无人机合作化发展方向中的一个核心概念，但目前并没有实现无人机编队管理的方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无人机编队管理方法和无人机的控制系统，用以实现无人机编队管理。

第一方面，本发明提供了一种无人机编队管理方法，包括：建立无人机编队的过程，该过程包括：

地面控制中心从多个无人机中选出一个无人机，并向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定的无人机的编号信息；

所述被选定的无人机在接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机确认消息；所述其他各个无人机在接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机确认消息；

地面控制中心在接收到所述指定长机确认消息以及所述指定僚机确认消息之后，确定被选定无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定无人机为长机；

被选定的无人机在接收到开始形成编队命令之后，向所述其他各个无人机发送第一查询信息；

所述其他各个无人机在接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

被选定的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

地面控制中心在接收到所有无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

各个无人机在接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

进一步的，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

在需要切换长机时，地面控制中心发送准备切换命令给长机以及各僚机，所述准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息；

原长机及各僚机在接收到准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定所述预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

新长机及各僚机在接收到开始切换命令之后，新长机向各僚机发送第二查询信息；各僚机在接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；在新长机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

地面控制中心在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

新长机以及各僚机在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

进一步的，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；所述开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息；

长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到开始加入新僚机命令之后，长机向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；各僚机以及预加入的新僚机在接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；在新长机接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

地面控制中心在接收到长机、各僚机以及预加入的新僚机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

长机、各僚机以及新加入的僚机在接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

进一步的，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

长机及各僚机在接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；所述开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

长机及各僚机在接收到开始僚机退出命令之后，长机向各僚机发送第四查询信息；预退出的僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息；其余僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；长机在接收到预退出的僚机的退出信息以及其余僚机的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

地面控制中心在接收到长机以及所述其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及所述其余僚机发送僚机退出结束命令；

长机以及所述其余各僚机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

进一步的，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

各僚机在接收准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息；

新长机以及其余僚机在接收到开始切换长机命令之后，新长机向各僚机发送第五查询信息；其余僚机在接收到第五查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；新长机在接收到其余僚机发送的第五查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

地面控制中心在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

新长机以及各僚机在接收到切换长机结束命令之后确认长机切换完毕。

第二方面，本发明提供了一种无人机的控制系统，包括：地面控制中心和机载控制端；所述机载控制端用于安装到无人机上，对对应的无人机进行控制；其中，

所述地面控制中心用于从多个无人机中选出一个无人机，并向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定的无人机的编号信息；

所述机载控制端，用于在所属的无人机接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机确认消息；在所属的无人机接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述指定长机确认消息以及所述指定僚机确认消息之后，确定被选定的无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定的无人机为长机；

所述机载控制端，还用于在所属的无人机为被选定的无人机且接收到开始形成编队命令时，向其他各个无人机发送第一查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到各个无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

进一步的，所述地面控制中心还用于在需要切换长机时，发送准备切换命令给长机以及各僚机，所述准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定所述预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

所述机载控制端还用于所属的无人机接收到开始切换命令且确定所属的无人机为新长机时，向各僚机发送第二查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

所述机载控制端还用于在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

进一步的，所述地面控制中心还用于发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；所述开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到开始加入新僚机命令之后，向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收所有各个无人机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

进一步的，所述地面控制中心还用于发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；所述开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到开始僚机退出命令之后，向各僚机发送第四查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为预退出的僚机，且接收到第四查询消息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为其他僚机，且接收到第四查询信息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到所有各个僚机发送的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到长机以及所述其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及所述其余僚机发送僚机退出结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

进一步的，所述地面控制中心还用于在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为新长机且接收到开始切换长机命令之后，向各僚机发送第五查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第五查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到其余僚机发送的第五查询确认信息后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到切换长机结束命令确认长机切换完毕。

本发明提供的无人机编队管理方法和无人机的控制系统，能够自动的实现对多个无人机的编队，并将多个无人机分为长机和僚机，便于对无人机的管理。并且能够实现无人机编队的动态管理，能够根据需求实施对编队进行灵活调整，增强了无人机编队的实用性，应用范围广泛。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机编队管理方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的无人机的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

为了能够更好的对本发明进行说明，首先说明一下本发明的技术背景以及部分术语：

(1)长僚结构定义

由1架长机，多架僚机组成，长机与每架僚机通过通信以交换信息和协同，僚机之间不需要通信，长机负责编队的决策，并将决策结果发送给每架僚机。

(2)数据结构描述

n+1架无人机，其无人机编号为1,2,…,n,n+1。使用一棵树T来表示此n+1架无人机构成的长僚结构，T的根节点root代表长机，根节点root的孩子节点child1,child2,……,childn分别代表第1个僚机，第1个僚机，……，第n个僚机，即僚机序号分别为1,2,……,n。

(3)对于无人机编队的基本操作：

(a)InsertChild(&T,i,c)：插入c为T中的第i个child，即添加c为第i个僚机。

(b)DeleteChild(&T,i)：删除T中的第i个child，即删除第i个僚机。

(c)SwitchRoot(&T,i)：将T中的root和第i个child进行切换。

本发明实施方式提供了一种无人机编队管理方法，该方法至少包含新建立无人机编队的过程，该过程包括如图1所示的：

步骤S101，地面控制中心从多个无人机中选出一个无人机；

步骤S102，地面控制中心向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定的无人机的编号信息；

步骤S103，被选定的无人机在接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机确认消息；所述其他各个无人机在接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机确认消息；

步骤S104，地面控制中心在接收到所述指定长机确认消息以及所述指定僚机确认消息之后，确定被选定的无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定的无人机为长机；

步骤S105，被选定的无人机在接收到开始形成编队命令之后，向其他各个无人机发送第一查询信息；

步骤S106，其他各个无人机在接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

步骤S107，被选定的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

步骤S108，地面控制中心在接收到所有无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

步骤S109，各个无人机在接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

在步骤S108和步骤S109之后，各个无人机均退出无人机编队建立的过程，进入正常的工作状态。

本发明实施方式提供的无人机编队管理方法，能够自动的实现对多个无人机的编队，并将多个无人机分为长机和僚机。便于对无人机的管理。

在具体实施时，上述的方法还可以包含实现长机切换的过程，该过程可以具体包括：

步骤S201、地面控制中心在需要切换长机时，发送准备切换命令给长机以及各僚机，准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息(包括：新长机的无人机编号和该无人机原来的僚机序号)；

步骤S202、原长机及各僚机在接收准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

步骤S203、地面控制中心在接收到准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

步骤S204、新长机及各僚机在接收到开始切换命令之后，新长机向各僚机发送第二查询信息；各僚机在接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，其中，第二查询确认信息中包含僚机的无人机编号和僚机序号，其中原长机的僚机序号为新长机原来的僚机序号。各僚机还向地面控制中心发送开始切换确认消息；在新长机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

步骤S205、地面控制中心在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

步骤S206、新长机以及各僚机在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

在步骤S205和步骤S206之后，各个僚机与长机可以共同恢复为正常的工作状态。

通过这种方式，就实现了长机的切换过程。允许根据实际需要(比如当作为长机的无人机存在部分功能故障时)动态调整无人机编队中的长机。

作为一种可选的方式，在建立无人机编队的过程之后，上述的方法还可以包括新加入僚机的过程，该过程可以具体包括：

步骤S301、地面控制中心发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

步骤S302、长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

步骤S303、地面控制中心在接收到准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息，包括无人机编号和僚机序号，其中新僚机的僚机序号为原来所有僚机的僚机序号中的最大值再加1；

步骤S304、长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到开始加入新僚机命令之后，长机向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；各僚机以及预加入的新僚机在接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；在新长机接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

步骤S305、地面控制中心在接收到长机、各僚机以及预加入的新僚机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

步骤S306、长机、各僚机以及新加入的僚机在接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

在步骤S306之后，各个僚机与长机可以共同恢复为正常的工作状态。

通过这种方式，就实现了新僚机的加入过程。通过这种方式，能够实现新僚机的自动加入，动态实现无人机编队的数量的调整。

进一步的，作为一种可选的实施方式，在建立无人机编队的过程之后，所述方法还可以包括僚机退出的过程，该过程可以包括：

步骤S401、地面控制中心发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

步骤S402、长机及各僚机在接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

步骤S403、地面控制中心在接收到准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

步骤S404、长机及各僚机在接收到开始僚机退出命令之后，长机向各僚机发送第四查询信息；预退出的僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息，其中退出信息中包括该僚机的无人机编号和僚机序号，僚机序号为-1；

其余僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；此外，其余僚机还计算自身新的僚机序号。举例来说：第i个僚机退出后，原来的第i+1个僚机变为第i个僚机，以此类推。

长机在接收到预退出的僚机的退出信息以及其余僚机的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

步骤S405、地面控制中心在接收到长机以及其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及其余僚机发送僚机退出结束命令；

步骤S406、长机以及所述其余各僚机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

在步骤S406之后，各个僚机与长机可以共同恢复为正常的工作状态。

在具体实施时，可以设置编队飞行过程中，每个无人机每隔1秒向地面控制中心报告自身的状态。如果地面控制中心连续60秒都没有接收到某个无人机的状态报告，则认为此无人机丢失。因此，为了能够对无人机编队进行无人机丢失后的编队控制，在建立无人机编队的过程之后，所述方法还可以包括：

步骤S501、地面控制中心在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

步骤S502、地面控制中心发送准备切换长机命令给各僚机；

步骤S503、各僚机在接收到准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

步骤S504、地面控制中心在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，确定选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息(新长机的无人机编号和其原来的僚机序号)，这里可以使用原来排序的第1个僚机作为新长机，也即其原来的僚机序号为1；

步骤S505、新长机以及其余僚机在接收到开始切换长机命令之后，新长机向各僚机发送第五查询信息；其余僚机在接收到第五查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；此外，僚机在接收到第五查询信息时，还计算自身新的僚机序号，也即原来的第i个僚机变为第i-1个僚机，即僚机的序号自动减1。

新长机在接收到其余僚机发送的第五查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

步骤S506、地面控制中心在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

步骤S507、新长机以及各僚机在接收到切换长机结束命令之后确认长机切换完毕。

在步骤S507之后，各个无人机可以恢复为正常的工作状态。

通过这种方式，就能够在长机丢失的情况下自动的形成新的长机。

当僚机丢失时，上述的方法还可以包括：

步骤S601、地面控制中心发送准备切换僚机命令给长机及未丢失的其余僚机；

步骤S602、长机以及其余僚机在接收到准备切换僚机命令之后，向地面控制中心发送准备切换僚机命令确认消息；

步骤S603、地面控制中心在接收到所述准备切换僚机命令确认消息之后，向长机以及其余僚机发送开始切换僚机命令；所述开始切换僚机命令包括丢失僚机的编号信息；

步骤S604、长机以及其余僚机在接收到开始切换僚机命令之后，长机向其余僚机发送第六查询信息；其余僚机在接收到第六查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第六查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换僚机确认消息；此外，僚机在接收到第六查询信息时，还计算自身新的僚机序号，如果丢失僚机为第i个僚机，则原来的第i+1个僚机变为第i个僚机，原来的第i+2个僚机变为第i+1个僚机，以此类推。

步骤S605，长机在接收到除丢失僚机以外的其余僚机发送的第六查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换僚机确认信息；

步骤S606，地面控制中心在接收到长机以及除丢失僚机以外的其余僚机发送的开始切换僚机确认信息之后，向长机以及除丢失僚机以外的各僚机发送切换僚机结束命令；

步骤S607，长机以及除丢失僚机以外的其余僚机在接收到切换僚机结束命令之后确认僚机切换完毕并恢复为正常的工作状态。

在步骤S607之后，各个无人机可以恢复为正常的工作状态。

通过这种方式，就能够在僚机丢失的情况下自动对无人机的编号进行更新，便于无人机编队的管理。

在具体实施时，在上述的步骤S101以及步骤S504中，地面控制中心选择长机或者新长机的方式有多种，可以从无人机编队中选择编号最大或者最小的无人机等。

第二方面，本发明提供了一种无人机的控制系统，可以用以实现上述的无人机编队管理方法，参见图2，该控制系统可以包括：地面控制中心和机载控制端；其中，所述机载控制端用于安装到无人机上，对对应的无人机进行控制；

地面控制中心701，用于从多个无人机中选出一个无人机，并向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定的无人机的编号信息；

机载控制端702，用于在所属的无人机接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机命令确认消息；在所属的无人机接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机命令确认消息；

所述地面控制中心701还用于在所属的无人机接收到所述指定长机命令确认消息以及所述指定僚机命令确认消息之后，确定被选定的无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定的无人机为长机；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为被选定的无人机且接收到开始形成编队命令时，向其他各个无人机发送第一查询信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到各个无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

进一步的，所述地面控制中心701还用于在需要切换长机时，发送准备切换命令给长机以及各僚机，所述准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到所述准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定所述预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

所述机载控制端702还用于根据所属的无人机接收到开始切换命令之后且确定所属的无人机为新长机时，向各僚机发送第二查询信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

地面控制中心701还用于在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

所述机载控制端702还用于在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

进一步的，所述地面控制中心701还用于发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到所述准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；所述开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为长机且接收到开始加入新僚机命令之后，向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到所有各个无人机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

进一步的，所述地面控制中心701还用于发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到所述准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；所述开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为长机且接收到开始僚机退出命令之后，向各僚机发送第四查询信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为预退出的僚机，且接收到第四查询消息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为其他僚机，且接收到第四查询信息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到所有各个僚机发送的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到长机以及所述其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及所述其余僚机发送僚机退出结束命令；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

进一步的，所述地面控制中心701还用于在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机为新长机且接收到开始切换长机命令之后，向各僚机发送第五查询信息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到第五查询信息为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到其余僚机发送的第五查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

所述地面控制中心701还用于在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

所述机载控制端702还用于在所属的无人机接收到切换长机结束命令之后确认长机切换完毕。

由于本实施例所介绍的无人机的控制系统为实施本申请实施例中无人机编队管理方法所采用的装置，故而基于本申请实施例中所介绍的无人机编队管理方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的无人机的控制系统的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于无人机的控制系统如何实现本申请实施例中的无人机编队管理方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中无人机编队管理方法所采用的装置，都属于本申请所欲保护的范围。

系统实施例的实施方式与方式实施例的具体步骤相同，在此不再赘述。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上实施方式仅适于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种无人机编队管理方法，其特征在于，包括：建立无人机编队的过程，该过程包括：

地面控制中心从多个无人机中选出一个无人机，并向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定的无人机的编号信息；

所述被选定的无人机在接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机确认消息；所述其他各个无人机在接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机确认消息；

地面控制中心在接收到所述指定长机确认消息以及所述指定僚机确认消息之后，确定被选定的无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定无人机为长机；

被选定的无人机在接收到开始形成编队命令之后，向所述其他各个无人机发送第一查询信息；

所述其他各个无人机在接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

被选定的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

地面控制中心在接收到所有无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

各个无人机在接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

在需要切换长机时，地面控制中心发送准备切换命令给长机以及各僚机，所述准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息；

原长机及各僚机在接收到准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定所述预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

新长机及各僚机在接收到开始切换命令之后，新长机向各僚机发送第二查询信息；各僚机在接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；在新长机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

地面控制中心在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

新长机以及各僚机在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；所述开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息；

长机、各僚机以及预加入的新僚机在接收到开始加入新僚机命令之后，长机向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；各僚机以及预加入的新僚机在接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；在新长机接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

地面控制中心在接收到长机、各僚机以及预加入的新僚机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

长机、各僚机以及新加入的僚机在接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

长机及各僚机在接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；所述开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

长机及各僚机在接收到开始僚机退出命令之后，长机向各僚机发送第四查询信息；预退出的僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息；其余僚机在接收到第四查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；长机在接收到预退出的僚机的退出信息以及其余僚机的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

地面控制中心在接收到长机以及所述其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及所述其余僚机发送僚机退出结束命令；

长机以及所述其余各僚机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，建立无人机编队的过程之后，所述方法还包括：

地面控制中心在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

各僚机在接收到准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

地面控制中心在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息；

新长机以及其余僚机在接收到开始切换长机命令之后，新长机向各僚机发送第五查询信息；其余僚机在接收到第五查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；新长机在接收到其余僚机发送的第五查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

地面控制中心在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

新长机以及各僚机在接收到切换长机结束命令之后确认长机切换完毕。

6.一种无人机的控制系统，其特征在于，包括：地面控制中心和机载控制端；所述机载控制端用于安装到无人机上，对对应的无人机进行控制；其中，

所述地面控制中心用于从多个无人机中选出一个无人机，并向被选定的无人机发送指定长机命令，向其他各个无人机发送指定僚机命令；其中，所述指定僚机命令中包括被选定无人机的编号信息；

所述机载控制端，用于在所属的无人机接收到指定长机命令之后，向地面控制中心发送指定长机确认消息；在所属的无人机接收到指定僚机命令之后，向地面控制中心发送指定僚机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述指定长机确认消息以及所述指定僚机确认消息之后，确定被选定无人机为长机，确定其他各个无人机为僚机，并向各个无人机发送开始形成编队命令；所述开始形成编队命令用于指示选定的无人机为长机；

所述机载控制端，还用于在所属的无人机为被选定的无人机且接收到开始形成编队命令时，向其他各个无人机发送第一查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所述开始形成编队命令以及所述第一查询信息，且判断第一查询信息为开始形成编队命令中指示的无人机发送的之后，向被选定的无人机发送包含该僚机编号信息的第一查询确认信息，并向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有的其他无人机的第一查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始形成确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到各个无人机发送的开始形成确认消息之后，向各个无人机发送形成结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到形成结束命令之后退出无人机编队建立的过程。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，

所述地面控制中心还用于在需要切换长机时，发送准备切换命令给长机以及各僚机，所述准备切换命令中包含预切换为新长机的僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备切换命令之后，向地面控制中心发送准备切换命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备切换命令确认消息之后，确定原长机为僚机，确定所述预切换为新长机的僚机为新长机，并向新长机及各僚机发送开始切换命令；

所述机载控制端还用于所属的无人机接收到开始切换命令且确定所属的无人机为新长机时，向各僚机发送第二查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第二查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第二查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有僚机发送的第二查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到新长机以及所有僚机发送的开始切换确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换结束命令；

所述机载控制端还用于在接收到切换结束命令之后确认长机切换完毕。

8.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，

所述地面控制中心还用于发送准备加入新僚机命令给长机、各僚机以及预加入的新僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备加入新僚机命令之后，向地面控制中心发送准备加入新僚机命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备加入新僚机命令确认消息之后，向长机、各僚机以及预加入的新僚机发送开始加入新僚机命令；所述开始加入新僚机命令包括预加入的新僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到开始加入新僚机命令之后，向各僚机以及预加入的新僚机发送第三查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第三查询信息且判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第三查询确认信息，并向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有僚机的第三查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始加入新僚机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所有各个无人机发送的开始加入新僚机确认消息之后，确认预加入的新僚机已为僚机，并向长机、各僚机以及新加入的僚机发送加入新僚机结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到加入新僚机结束命令之后确认僚机加入完毕。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述地面控制中心还用于发送准备僚机退出命令给长机及各僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备僚机退出命令之后，向地面控制中心发送准备僚机退出命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备僚机退出命令确认消息之后，向长机及各僚机发送开始僚机退出命令；所述开始僚机退出命令包括预退出的僚机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为长机且接收到开始僚机退出命令之后，向各僚机发送第四查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为预退出的僚机，且接收到第四查询消息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的退出信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为其他僚机，且接收到第四查询信息并判断为地面控制中心确定的长机发送的之后，向长机发送包含该僚机编号信息的第四查询确认信息，并向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到所有各个僚机发送的第四查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始僚机退出确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到长机以及所述其余僚机发送的开始僚机退出确认消息之后，确认预退出的僚机已退出，并向长机以及所述其余僚机发送僚机退出结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机在接收到僚机退出结束命令之后确认僚机退出完毕。

10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述地面控制中心还用于在确认长机丢失时，发送准备切换长机命令给各僚机；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到准备切换长机命令之后，向地面控制中心发送准备切换长机命令确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到所述准备切换长机命令确认消息之后，选择一个僚机为新长机，并向新长机以及其余僚机发送开始切换长机命令；所述开始切换长机命令包括丢失长机的编号信息以及新长机的编号信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机为新长机且接收到开始切换长机命令之后，向各僚机发送第五查询信息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到第五查询信息且判断为地面控制中心确定的新长机发送的之后，向新长机发送包含该僚机编号信息的第五查询确认信息，并向地面控制中心发送开始切换确认消息；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到其余僚机发送的第五查询确认信息之后，向地面控制中心发送开始切换长机确认消息；

所述地面控制中心还用于在接收到新长机以及其余僚机发送的开始切换长机确认消息之后，向新长机以及各僚机发送切换长机结束命令；

所述机载控制端还用于在所属的无人机接收到切换长机结束命令之后确认长机切换完毕。