CN106094862A - 无人机编队飞行通信控制的实现方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种无人机编队飞行通信控制的实现方法，在每架无人机上装备卫星定位系统和编队飞行控制系统，采用1090MHz频段的分时无线通信，解决了无人机编队中飞机经度、纬度、大气高度、时间和速度信息以及指令的传输问题，提高了无人机编队控制精度，减少了无线电资源的占用。
Description
技术领域
本发明属无人机编队飞行技术领域，具体涉及一种无人机编队飞行通信控制的实现方法，尤其适用于无人机编队飞行中的定位及通信。
背景技术
目前，无人机编队飞行通过地面无线电控制设备获取无人机的位置信息，在地面站经运算校正后发送飞行控制指令，纠正飞行编队队形；如需进行队形变换时由地面无线电控制设备发送编队指令，采用地面无线电设备占用无线电资源较多，控制精度较低，面对愈来愈复杂的编队飞行花样，已远远不能适应需求，因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种无人机编队飞行通信控制的实现方法，在每架无人机上装备卫星定位系统和编队飞行控制系统，采用1090MHz频段的分时无线通信，解决了无人机编队中飞机经度、纬度、大气高度、时间和速度信息以及指令的传输问题，提高了无人机编队控制精度，减少了无线电资源的占用。
本发明采用的技术方案：无人机编队飞行通信控制的实现方法，包括下述步骤：
1)每架无人机上均装备卫星定位系统和编队飞行控制系统；
2)所述编队飞行控制系统由天线和编队飞行控制单元组成，所述编队飞行控制系统通过卫星定位系统获取本机的四维信息，并由编队飞行控制单元对四维信息进行解算形成本机航迹，然后将本机四维信息及本机速度信息发送给编队中的其他无人机；
3)编队飞行的每个飞机上的编队飞行控制单元将接收到的四维信息及速度信息进行解算形成它机航迹，通过与本机的航迹比对，修正本机的飞行状态，保持飞行编队队形。
上述步骤1)中，所述卫星定位系统采用北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯全球卫星导航系统和伽利略导航卫星系统中的一种或多种组合。
上述步骤2)中，所述编队飞行控制单元由射频收/发模块和控制单元组成，所述控制单元由编译码模块、主处理器和I/O接口组成，所述射频收/发模块将通过天线接收到的无线通信信息通过编译码模块进行译码，并根据信息内容分别进行控制和航迹解算后传送至主处理器，所述主处理器通过I/O接口发送指令、维护信息到飞行控制系统和飞机维护系统；同时，所述控制单元通过I/O接口接收卫星定位系统和飞机通信系统发送的本机的四维信息、速度信息及指令，再经过编译码模块的编码后通过射频收/发模块进行无线发送到其它编队飞行飞机。
进一步地，所述飞机通信系统用于向编队飞行控制系统发送编队、任务指令；所述飞行控制系统用于接收编队飞行控制系统发送的飞行轨迹修正指令；所述飞机维护系统用于接收编队飞行控制系统发送的维护信息；所述天线用于组成空中无线通信网络。
进一步地，所述指令、四维信息及速度信息的接收、发送使用1090MHz无线电，在空中组成无线通信网络，采用分时通信方式实现编队飞行中无人机之间的空中通信。
上述步骤3)中，所述编队飞行中飞机分为长机和僚机，所述长机给僚机发送编队、任务指令及本机的四维信息及速度信息，所述僚机向长机及其它僚机发送本机四维信息及速度信息。
进一步地，所述分时通信实现方式为：编队飞机之间无线通信之前，所有飞机的射频收/发模块处于接收状态，每一次通信只能由长机发起，所述长机既可广播本机的四维信息、速度信息或指令，也可点名问询指定的僚机；所述长机广播时，先将本机的射频收/发模块置为发射状态，进行广播，处于通信网内的所有僚机均能接收到长机广播的四维信息、速度信息、指令或点名问询，长机广播后将本机的射频收/发模块置为接收状态，僚机接收到点名问询时，被问询僚机应答，置该僚机的射频收/发模块为发射状态，广播该僚机的四维信息及速度信息，处于通信网内的长机及其余僚机均能接收到此信息，该僚机广播完后，置本僚机为接收状态，如此类推，直到所有僚机被点名问询并应答后完成一个通信周期；当点名问询一个周期后，无人机机群内各机相互间位置都已确定，可以控制队形，但为了及时纠正编队中飞机的偏差，在一定时间间隔后，重复长机的点名问询，实现对编队队形的实时修正。
本发明与现有技术相比解决了无人机编队中飞机经度、纬度、大气高度、时间和速度信息以及指令的传输问题，提高了无人机编队控制精度，减少了无线电资源的占用，本方案亦可应用到有人机的编队飞行。
附图说明
图1为本发明的编队飞行控制系统原理框图；
图2为本发明的长机广播通信示意图；
图3为本发明的僚机广播通信示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3描述本发明的一种实施例。
无人机编队飞行通信控制的实现方法，包括下述步骤：
1)每架无人机上均装备卫星定位系统和编队飞行控制系统；具体说，所述卫星定位系统采用北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯全球卫星导航系统和伽利略导航卫星系统中的一种或多种组合获取本机的经度、纬度、大气高度和时间信息(下文统称四维信息)；
2)所述编队飞行控制系统由天线和编队飞行控制单元组成，所述编队飞行控制系统通过卫星定位系统获取本机的四维信息，并由编队飞行控制单元对四维信息进行解算形成本机航迹，然后将本机四维航迹及本机速度信息发送给编队中的其他无人机；具体说，所述编队飞行控制单元由射频收/发模块和控制单元组成，所述控制单元由编译码模块、主处理器和I/O接口组成，所述射频收/发模块将通过天线接收到的无线通信信息通过编译码模块进行译码，并根据信息内容分别进行控制和航迹解算后传送至主处理器，所述主处理器通过I/O接口发送指令、维护信息到飞行控制系统和飞机维护系统；同时，所述控制单元通过I/O接口接收卫星定位系统和飞机通信系统发送的其它飞机的四维信息、速度信息及指令，再经过编译码模块的编码后通过射频收/发模块进行无线发送到其它编队飞行飞机；其中，所述飞机通信系统用于向编队飞行控制系统发送编队、任务指令；所述飞行控制系统用于接收编队飞行控制系统发送的飞行轨迹修正指令；所述飞机维护系统用于接收编队飞行控制系统发送的维护信息；所述天线用于组成空中无线通信网络；3)编队飞行的每个飞机上的编队飞行控制单元将接收到的四维信息及速度信息进行解算形成它机航迹，通过与本机的航迹比对，修正本机的飞行状态，保持飞行编队队形；具体说，所述编队飞行中飞机分为长机和僚机，所述长机给僚机发送编队、任务指令及本机的四维信息及速度信息，所述僚机向长机及其它僚机发送本机四维信息及速度信息。上述指令、四维信息及速度信息的接收、发送使用1090MHz无线电，在空中组成无线通信网络，采用分时通信方式实现编队飞行中无人机之间的空中通信；
上述分时通信实现方式为：编队飞机之间无线通信之前，所有飞机的射频收/发模块处于接收状态，每一次通信只能由长机发起，所述长机既可广播本机的四维信息、速度信息或指令，也可点名问询指定的僚机；所述长机广播时，先将本机的射频收/发模块置为发射状态，进行广播，处于通信网内的所有僚机均能接收到长机广播的四维信息、速度信息、指令或点名问询，长机广播后将本机的射频收/发模块置为接收状态，僚机接收到点名问询时，被问询僚机应答，置该僚机的射频收/发模块为发射状态，广播该僚机的四维信息及速度信息，处于通信网内的长机及其余僚机均能接收到此信息，该僚机广播完后，置本僚机为接收状态，如此类推，直到所有僚机被点名问询并应答后完成一个通信周期；
编队飞行无线通信过程示例如下：
长机先广播本机编队指令、四维信息及速度信息，僚机接收到长机的广播信息后，通过解算并调整与长机的位置，如图2所示，间隔一定时间，再由长机点名问询僚机1，僚机1广播本机的四维信息及速度信息，它机接收到僚机1的广播信息后，通过解算、调整与僚机1的位置，如图3所示。间隔一定时间后，继续点名问询僚机2，僚机2位置调整后继续点名问询僚机3，依次点名问询到僚机n，僚机n位置调整后完成一个通信周期。
当点名问询一个周期后，无人机机群内各机相互间位置都已确定，可以控制队形。为了及时纠正编队中飞机的偏差，在一定时间间隔后，重复长机的点名问询，实现对编队队形的实时修正。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (7)
1.无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于包括下述步骤：
1)每架无人机上均装备卫星定位系统和编队飞行控制系统；
2)所述编队飞行控制系统由天线和编队飞行控制单元组成，所述编队飞行控制系统通过卫星定位系统获取本机的四维信息，并由编队飞行控制单元对四维信息进行解算形成本机航迹，然后将本机四维信息及本机速度信息发送给编队中的其他无人机；
3)编队飞行的每个飞机上的编队飞行控制单元将接收到的四维信息及速度信息进行解算形成它机航迹，通过与本机的航迹比对，修正本机的飞行状态，保持飞行编队队形。
2.根据权利要求1所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：上述步骤1)中，所述卫星定位系统采用北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯全球卫星导航系统和伽利略导航卫星系统中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：上述步骤2)中，所述编队飞行控制单元由射频收/发模块和控制单元组成，所述控制单元由编译码模块、主处理器和I/O接口组成，所述射频收/发模块将通过天线接收到的无线通信信息通过编译码模块进行译码，并根据信息内容分别进行控制和航迹解算后传送至主处理器，所述主处理器通过I/O接口发送指令、维护信息到飞行控制系统和飞机维护系统；同时，所述控制单元通过I/O接口接收卫星定位系统和飞机通信系统发送的本机四维信息、速度信息及指令，再经过编译码模块的编码后通过射频收/发模块进行无线发送到其它编队飞行飞机。
4.根据权利要求3所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：所述飞机通信系统用于向编队飞行控制系统发送编队、任务指令；所述飞行控制系统用于接收编队飞行控制系统发送的飞行轨迹修正指令；所述飞机维护系统用于接收编队飞行控制系统发送的维护信息；所述天线用于组成空中无线通信网络。
5.根据权利要求1所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：所述指令、四维信息及速度信息的接收、发送使用1090MHz无线电，在空中组成无线通信网络，采用分时通信方式实现编队飞行中无人机之间的空中通信。
6.根据权利要求1所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：上述步骤3)中，所述编队飞行中飞机分为长机和僚机，所述长机给僚机发送编队、任务指令及本机的四维信息及速度信息，所述僚机向长机及其它僚机发送本机四维信息及速度信息。
7.根据权利要求5所述的无人机编队飞行通信控制的实现方法，其特征在于：所述分时通信实现方式为：编队飞机之间无线通信之前，所有飞机的射频收/发模块处于接收状态，每一次通信只能由长机发起，所述长机既可广播本机的四维信息、速度信息或指令，也可点名问询指定的僚机；所述长机广播时，先将本机的射频收/发模块置为发射状态，进行广播，处于通信网内的所有僚机均能接收到长机广播的四维信息、速度信息、指令或点名问询，长机广播后将本机的射频收/发模块置为接收状态，僚机接收到点名问询时，被问询僚机应答，置该僚机的射频收/发模块为发射状态，广播该僚机的四维信息及速度信息，处于通信网内的长机及其余僚机均能接收到此信息，该僚机广播完后，置本僚机为接收状态，如此类推，直到所有僚机被点名问询并应答后完成一个通信周期；当点名问询一个周期后，无人机机群内各机相互间位置都已确定，可以控制队形，但为了及时纠正编队中飞机的偏差，在一定时间间隔后，重复长机的点名问询，实现对编队队形的实时修正。
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