CN106919184A - 双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双无人机协同作业系统及相应的方法，该系统中具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，在后的伴飞无人机具有更高的安全性，能够在主力无人机失控、失联或者卫星信号被屏蔽时及时地控制主力无人机回到安全位置，提高系统的安全性，在主力无人机上设置工作装置，在伴飞无人机上设置存储装置，工作装置获得的信息都存储在存储装置中，当主力无人机遭到损毁或者其他故障无法返航时，伴飞无人机能够携带存储系统返回地面站，挽回数据损失。

Description

双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种通过两架无人机协同配合作业，能够完成既定任务的双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法。

背景技术

无人机在外出执行任务时会遇到某些特殊情况，例如风速使得无人机偏航、在进入未知领域丢失了GPS信号无法实现自身导航等等。现有资料表明，在遇到上述特殊状况后，无人机往往会因为失控与控制台或者地面站失去联系，极端情况下会坠机。

目前，各种无人机在失控后，控制台只能尝试发出各种控制指令并希望无人机可以接收到控制指令，或者在无人机上设置自动返航模式，并期待无人机能够自动进入返航模式；第一种做法不能保障无人机的安全，第二种做法虽然能保障无人机的安全不过距离较远时返航会浪费很多工作时间和无人机电量，如果电量不足，则会返航失败。

那么，在无人机执行任务的过程中，在遇到特殊情况时，如何使得无人机安全地重新回到受控状态就是一件对于无人机来说至关重要的问题，在更为特殊的情况下，如无人机被击落时，如果能够将此时的无人机位置信息传递回地面站也是很有意义的，至少能够为后续的无人机侦察探测提供了方向和依据，另外，在无人机坠毁之前很有可能已经获得了相当一部分数据信息，但是由于与地面站之间的距离过远，以目前的技术，难以实时将获得的数据远距离传输到地面站，而是都存储在了无人机中，随着无人机的坠毁，相关的数据信息也就一同销毁了；再有，对于侦察无人机来说，在整个飞行过程中获得的所有的数据信息都会对后续的研究提供一定的帮助；同时，为了大范围地推广无人机的应用，在解决上述问题的时候还要充分考虑到投入的成本，减小无人机的体积、功率，削减无人机携带的设备，尤其是去掉贵重设备，当然，减小无人机的体积、功率，就会使得无人机携带的电池容量大为减小；

所以，如何能够在低成本的情况下，使得无人机在遇到特殊状况时具有重新恢复控制或者安然返航的能力，以及在无人机遭到损坏时具有将相关数据带回地面站的能力，是目前无人机领域亟待解决的技术问题。

由于上述原因，本发明人对现有的无人机做了深入研究，设计出一种能够解决上述问题的双无人机协同作业系统及双无人机协同作业方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种双无人机协同作业系统及相应的方法，该系统中具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，在后的伴飞无人机具有更高的安全性，能够在主力无人机失控、失联或者卫星信号被屏蔽时及时地控制主力无人机回到安全位置，提高系统的安全性，在主力无人机上设置工作装置，在伴飞无人机上设置存储装置，工作装置获得的信息都存储在存储装置中，当主力无人机遭到损毁或者其他故障无法返航时，伴飞无人机能够携带存储系统返回地面站，挽回数据损失。

具体来说，本发明的目的在于提供一种双无人机协同作业系统，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，

其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置1，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3，

在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5；

所述卫星信号接收装置一2用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

所述卫星信号接收装置二4用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，

信号收发装置一3和信号收发装置二5实时通信。

其中，所述主力无人机通过卫星信号接收装置一2获得的主力无人机的位置信息和飞行状态信息来控制主力无人机按照预定路径飞向目标位置；

同时，卫星信号接收装置一2还实时通过信号收发装置一3将主力无人机的位置信息和飞行状态信息传递给伴飞无人机。

其中，在所述伴飞无人机上设置有控制模块6，

所述控制模块6实时接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述控制模块6还实时接收伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，根据接收到的信息控制伴飞无人机跟随主力无人机飞行。

其中，所述控制模块6还用于实时监测接收到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

当所述控制模块6监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时，控制模块6控制伴飞无人机进入报警状态；

优选地，在所述伴飞无人机进入到报警状态时，伴飞无人机停止前行，在空中悬停或者盘旋，同时通过信号收发装置二5持续发出控制指令，所述控制指令包括安全位置信息，据此控制主力无人机返回该安全位置；

进一步优选地，伴飞无人机进入报警状态预定时间后，控制模块6控制伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离，所述预定距离为5-20m。

其中，控制模块6监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息满足下述判断条件中的任意一种或多种时认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常：

异常信息判断条件一：信号收发装置二5接收到的相邻两个位置信息和飞行状态信息中包含的两个速度值的大小的比大于设定值；

异常信息判断条件二：在设定的时间段内，信号收发装置二5接收到的所有位置信息和飞行状态信息中，各个位置点之间的平均距离小于0.5m，并且各个速度值的大小都小于1m/s；

异常信息判断条件三：信号收发装置一3和信号收发装置二5通信中断。

其中，在伴飞无人机持续发出控制指令期间，伴飞无人机的信号收发装置二5仍然持续接收信号收发装置一3传递出的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

在发出控制指令的持续时间内所述主力机达到安全位置，则报警状态解除，主力无人机重新规划路径，前往目标区域或者继续巡航；

在发出控制指令的持续时间内主力无人机没有到达安全位置，控制模块6控制伴飞无人机自行返航。

其中，所述信号收发装置一3包括蓝牙收发装置一和4G收发装置一，

所述信号收发装置二5包括蓝牙收发装置二和4G收发装置二；

其中，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二实时配对互联，当蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二之间的配对连接中断时，启动4G收发装置一和4G收发装置二，使得主力无人机和伴飞无人机之间通过4G信号连接。

其中，在所述伴飞无人机中设置有存储装置7，所述存储装置7用于存储伴飞无人机自身的所有位置信息和飞行状态信息，还用于存储主力无人机传递来的所有位置信息和飞行状态信息；

优选地，主力无人机中的所述工作装置1与信号收发装置一3相连，所述工作装置1获得的信息通过信号收发装置一3和信号收发装置二5进行传递，最终存储在所述存储装置7中。

本发明还提供一种双无人机协同作业方法，该方法是通过上文所述的双无人机协同作业系统实现的。

其中，该方法中包括如下步骤：

步骤1，向主力无人机和伴飞无人机中灌装出发地和目标点之间区域的地图信息，并且向主力无人机中灌装目标区域和在目标区域执行作业任务时的飞行方案；

步骤2，控制主力无人机起飞，其上的卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3启动工作；

步骤3，在主力无人机起飞3秒后，控制伴飞无人机起飞，其上的卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5启动工作，信号收发装置一3和信号收发装置二5信号连通。

本发明所具有的有益效果包括：

根据本发明提供的系统及方法中，具有两个无人机，主力无人机在前，伴飞无人机在后，只有一个飞行路径，所以在后的伴飞无人机所处的环境更为安全，通过主力无人机和伴飞无人机实时交互信息，在主力无人机出现状况时，能够及时召回主力无人机，使其回到安全区域，并更换一条新的飞行路径，从而避开危险；

另外，主力无人机中搭载的工作装置获得的重要数据都存储在伴飞无人机中，如果主力无人机受到无法挽回的损伤而不能安全返航时，在后方的伴飞无人机还能够将重要数据信息带回地面站。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的双无人机协同作业系统整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的双无人机协同作业方法的工作流程示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的微处理器的电路图

图4示出根据本发明一种优选实施方式的电源电路的电路图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的PWM电路的电路图。

附图标号说明：

1-工作装置

2-卫星信号接收装置一

3-信号收发装置一

4-卫星信号接收装置二

5-信号收发装置二

6-控制模块

7-存储装置

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种双无人机协同作业系统，如图1中所示，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，主力无人机和伴飞无人机共同工作；本发明所述的主力无人机和伴飞无人机都是本领域常用的无人机，优选地为无人直升机，所述无人机包括飞行动力系统，即能够给无人机提供飞行动力的设备，如无人直升机中的螺旋桨及配套的驱动电机，无人机还包括导航控制系统，其能够根据无人机当前所在位置信息和目标位置信息，自动规划路径，并控制飞行动力系统，使得无人机朝向目标位置飞行；本发明中优选地，所述主力无人机的体积和承载能力都比伴飞无人机的大，能够搭载更多、更重的设备。

其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置1；所述的工作装置是指无人机为了执行预定任务所需要携带的相关设备，如为了执行寻找目标的任务，需要在无人机上搭载摄像装置，如为了执行探测气候的任务，需要在无人机上搭载温度感应装置、湿度感应装置等相关设备，所以，本发明所述的工作装置为能够搭载在无人机上并启动工作，从而获得相应信息以完成预定工作的一个或多个部件，所述工作装置1为选自摄像装置、红外收发装置、温度传感器、湿度传感器、气压计、高度计、烟雾探测器中的一个或多个。

优选地，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3，

所述卫星信号接收装置一2用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，并根据获得的位置信息和飞行状态信息控制无人机按照预定路径飞向目标位置，即实时为无人机上的导航控制系统提无人机自身的位置状态信息，其中，所述预定路径是路径规划系统设计出的飞行路径，所述目标位置是在起飞前由地面系统灌装到主力无人机中的；同时，主力无人机还实时通过信号收发装置一3将主力无人机上卫星信号接收装置一接收到的位置信息和飞行状态信息传递给伴飞无人机；

在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5；所述卫星信号接收装置二用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，实时为伴飞无人机上的导航控制系统提供伴飞无人机自身的位置状态信息，同时，伴飞无人机还实时通过信号收发装置二接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，结合主力无人机和伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，实时调整伴飞无人机的飞行方向和速度，使得伴飞无人机跟随主力无人机飞行，使得伴飞无人机与主力无人机之间的距离维持在10-100m的范围内，并且确保伴飞无人机能够在10s内追赶上主力无人机，至少能够到达10s前主力无人机所在的区域，优选地，在主力无人机和伴飞无人机共同飞向目标区域时，或者在目标区域执行任务时，伴飞无人机控制其自身与主力无人机之间保持10-100m距离，优选为40-80m，伴飞无人机落后于主力无人机，伴飞无人机沿着主力无人机经过的路径前行，并且尽量使得伴飞无人机的飞行速度与主力无人机的飞行速度一致；本发明中字母s表示时间单位秒。

本发明中所述的位置信息和飞行状态信息统称为位置状态信息，其中，位置信息包括无人机所在地的经度、纬度和高度信息，飞行状态信息包括无人机当前的速度大小和速度方向信息。

进一步优选地，在所述伴飞无人机上设置有控制模块6，所述控制模块用于接收卫星信号接收装置二实时传递出的伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，所述控制模块还用于接收信号收发装置二得到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，并根据接收到的信息控制伴飞无人机按照上述飞行要求控制伴飞无人机飞行；即，所述控制模块用于控制伴飞无人机跟随主力无人机飞行，在飞行过程中，伴飞无人机落后与主力无人机，伴飞无人机沿着主力无人机经过的路径前进，伴飞无人机的飞行速度与主力无人机的飞行速度一致，伴飞无人机与主力无人机之间保持10-100m的距离，优选地为40-80m，进一步优选地为60-75m。

具体地，所述控制模块6包括型号为TMS320F2812的DSP微处理器、电源电路和PWM电路，还任选地包括外扩RAM以便于提高存储容量；TMS320F2812工作时所要求的电压分为3.3V和1.8V的，而且TMS320F2812对电源很敏感，需要添加电源电路，TMS320F2812输出PWM波形的高电压为3.3V，而在实际的工作控制中，驱动电压往往是5V，所以需要添加PWM电路。

作为最优选的实施方式，所述微处理器的电路图如图3中所示，所述电源电路的电路图如图4中所示，所述PWM电路的电路图如图5中所示。

相应地，在主力无人机中同样设置有控制模块，能够根据接收到的各种信息控制主力无人机飞行。

本发明中所述的卫星信号接收装置一和卫星信号接收装置二都是GPS信号接收装置，或者所述的卫星信号接收装置一和卫星信号接收装置二都是北斗信号接收装置。

在一个优选的实施方式中，所述信号收发装置二接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息的接收频率为1-2Hz，即每隔0.5s-1s接收一次主力无人机的位置信息和飞行状态信息，本发明中，所述信号收发装置二的工作频率低于卫星信号接收模块一，所以信号收发装置二接收到的信息中只包括卫星信号接收模块一获得信息中的一部分；具体来说，主力无人机中有缓存装置，其实时存储卫星信号接收模块一获得的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，并且当收到新的主力无人机的位置信息和飞行状态信息时，自动替换掉原来的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，信号收发装置一按照其工作频率，定期从所述缓存装置中调取主力无人机的位置信息和飞行状态信息并传递给信号收发装置二；

另外，当主力无人机处于卫星信号屏蔽状态时，卫星信号接收模块一不能获得新的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，此时缓存装置中的主力无人机的位置信息和飞行状态信息不能实时更新，所以，此时信号收发装置二接收到的多个主力无人机的位置信息和飞行状态信息都是一样的。

所述控制模块6还用于实时监测接收到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，当所述控制模块监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时，控制模块控制伴飞无人机进入报警状态，在所述伴飞无人机进入到报警状态时，伴飞无人机停止前行，在空中悬停或者盘旋，同时通过信号收发装置二持续发出控制指令，所述控制指令包括在监测到主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时伴飞无人机所在位置的位置信息，即所述控制指令包括进入报警状态时伴飞无人机所在的位置信息，也称之为安全位置信息，据此控制主力无人机返回该位置信息所显示的位置；所述持续发出控制指令的持续时间为7-15s，优选地为10s。

伴飞无人机进入报警状态预定时间后，所述预定时间优选地为5s，控制模块控制伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离，所述预定距离优选地为5-20m，进一步优选地为10m；本发明中，所述主力无人机和伴飞无人机中都设置有临时存储装置，其能够记录一段时间内的飞行参数，包括飞行速度、所在的位置，并在相应地图中标示出其所经过的路径，在进入到报警状态时，控制模块控制所述伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离，即为控制伴飞无人机按照其中的临时存储装置记载的路径信息，沿着其走过的路径反向移动，或者称之为向后移动，给主力机返航留出足够的空间。

所述控制模块实时接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，并比较分析所有的位置信息和飞行状态信息，其中，当信号收发装置二5所接收到的任意相邻两个时刻的位置信息和飞行状态信息中所包含的速度值的大小之比大于设定值时，认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常，即为异常信息判断条件一，所述设定值优选地为2-4，进一步优选地为3。一般来说，可以认为此时主力无人机受到了外界的作用力，使得速度发生突变。所述速度值大小的比为两个速度值中数值较大的比上数值较小的。

或者，当在设定的时间段内，在信号收发装置二5接收到的所有位置信息和飞行状态信息中，任意两个时刻的位置信息中位置点之间的距离小于0.5m，并且各速度值的大小都小于1m/s时，认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常，即为异常信息判断条件二；所述设定的时间段优选地为3-7秒，进一步优选地为5秒。一般来说，由于卫星信号会存在一定偏差，可以认为此时主力无人机悬停或者坠毁，还有可能此时主力无人机进入到了卫星信号屏蔽区。

在一个优选的实施方式中，当所述信号收发装置一和信号收发装置二断开连接时，即蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二断开连接，并且4G收发装置一和4G收发装置二也断开连接时，主力无人机和伴飞无人机之间无法传递任何信息时，控制模块控制伴飞无人机进入报警状态，即所述信号收发装置一和信号收发装置二断开连接为异常信息判断条件三，当所述伴飞无人机在因异常信息判断条件三而进入报警状态时，所述伴飞无人机在执行进入报警状态所需执行的作业的同时，还要持续开启信号收发装置二的蓝牙收发装置二和4G收发装置二，尝试与主力无人机上的信号收发装置一重新建立连接；

进一步优选地，主力无人机在所述信号收发装置一和信号收发装置二断开连接时立即悬停，并持续开启信号收发装置一的蓝牙收发装置一和4G收发装置一，尝试与伴飞无人机上的信号收发装置二重新建立连接；主力无人机在悬停后按照临时存储装置中记载的路径信息，反向飞行，直至信号收发装置一和信号收发装置二重新建立连接，接收到控制指令，并按照控制指令飞行至安全位置，再重新规划路径；若主力无人机无法悬停，或者在一定的时间内未能重新与伴飞无人机建立联系，即信号收发装置一和信号收发装置二未能重新连通，不能通信，主力机自行返航。

本发明中优选地，所述异常信息判断条件一、异常信息判断条件二和异常信息判断条件三同时使用，满足其中任意一项时，即可认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常。

优选地，当主力机到达指定区域，并开使巡航，如果需要主力机悬停，以配合工作装置进行工作时，主力机在悬停前或者悬停过程中，通过信号收发装置一和信号收发装置二给伴飞无人机的控制模块发送暂停通知信息，伴飞无人机中的控制模块收到所述暂停通知信息后，在判断主力无人机的位置信息和飞行状态信息是否异常时，暂时停止采用异常信息判断条件二进行判断；当主力机悬停作业结束后，通过信号收发装置一和信号收发装置二给伴飞无人机的控制模块发送解除暂停通知信息，伴飞无人机中的控制模块收到所述解除暂停通知信息后，在判断主力无人机的位置信息和飞行状态信息是否异常时，继续启用异常信息判断条件二进行判断。

在持续发出控制指令期间，伴飞无人机的信号收发装置二仍然持续接收信号收发装置一传递出的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，直至所述主力机达到安全位置时，报警状态解除，重新规划路径，前往目标区域或者继续巡航；如果在预定时间内主力无人机没有到达安全位置，伴飞无人机自行返航。

在一个优选的实施方式中，在主力无人机中设置有路径规划系统，在主力无人机起航以前，由地面站给无人机中灌装相关区域的地图信息，并且指明目标区域位置，主力无人机通过所述路径规划系统自行设置飞行路径；另外，如上文所述，在主力无人机中也设置有临时存储装置，其能够记录一段时间内的飞行参数，包括飞行速度、所在的位置，并在相应地图中标示出其所经过的路径，当主力无人机接收到控制指令时，终止执行原定的由路径规划系统提供的飞行路径，结合临时存储装置中记载的路径信息、地图信息和接收到的控制指令中的位置信息，控制主力无人机朝向控制指令中记载的位置移动，即朝向安全位置移动。

另一个优选的实施方式中，主力无人机返回到安全位置后，由伴飞无人机通过4G收发装置二与地面站取得联系，由地面站重新作出路径规划，并传递给伴飞无人机，再由伴飞无人机将其传递给主力无人机，最后，主力无人机按照新的路径规划飞行。

在一个优选的实施方式中，所述信号收发装置一包括蓝牙收发装置一和4G收发装置一，

所述信号收发装置二包括蓝牙收发装置二和4G收发装置二；

信号收发装置一和信号收发装置二实时互联，实时通信，其中，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二实时配对互联通信，可以互相传递信息，在主力无人机、伴飞无人机执行作业的过程中一直通过蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二进行信息传递，当蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二之间的配对连接中断时，启动4G收发装置一和4G收发装置二，使得主力无人机和伴飞无人机之间通过4G信号连接。

优选地，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二都是本领域中常用的蓝牙设备，其功耗较小，一般为0.1w，其有效传输距离为10m-100m；

4G基站在我国普及度相对较高，并且在全球都有信号，所以在远距离数据传输上，4G传输比较稳定，其功耗为1.5w，对于低成本的无人机来说，难以携带足够大的电池以便供应无人机长时间作业并且持续通过4G收发装置向地面站传递信息；所述4G收发装置一和4G收发装置二只在蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二断开连接后才启动工作，接替蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二的工作，保证信号收发装置一和信号收发装置二保持互联，当然，在所述4G收发装置一和4G收发装置二启动工作时，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二仍然持续工作，尝试匹配连接。

在一个优选的实施方式中，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二都选用MT6601蓝牙模块，4G收发装置一和4G收发装置二都选用USR-G401t这个4G模块，进一步地，因为此USR-G401t模块接口为mini-PCIE接口，则需要通过PCI桥连接(选用PCI9054芯片作为PCI桥)，PCI总线为32位，DSP微处理器数据总线为16位，则需要添加两片245和两片373实现将微处理器数据总线扩展成32位的。

在一个优选的实施方式中，在所述伴飞无人机中设置有存储装置7，所述存储装置中存储有伴飞无人机自身的所有位置信息和飞行状态信息，还存储有主力无人机传递来的所有位置信息和飞行状态信息；

进一步优选地，在主力无人机中的所述工作装置1与信号收发装置一相连，所述工作装置获得的信息通过信号收发装置一和信号收发装置二进行传递，最终存储在所述存储装置7中，本发明工作装置获得的信息根据选择的工作装置种类不同而不同，如果所述工作装置包括摄像头，则所述工作装置获得的信息包括图片或视频文件，如果所述工作装置包括温度传感器，所述工作装置获得的信息包括温度信息。

当主力无人机因坠毁或者其他状况而无法返航时，伴飞无人机携带所述存储装置返航，能够将相应的数据信息带回地面站；由于伴飞无人机位于主力无人机的后方，伴飞无人机的飞行轨迹完全按照主力无人机经过的路径前行，即伴飞无人机是跟随在主力无人机的后方的，并且在主力无人机发生异常时伴飞无人机能够及时悬停，所以伴飞无人机遭遇意外的概率远远小于主力无人机遭遇意外的概率，从而能够确保工作装置获得的数据的安全，也能够提供工作过程中的相关参数，提供更多的研究依据。

优选地，所述存储装置选用Lexar 633X Class10 16GB MicroSDHC UHS-I SD卡，其与述控制模块之间通过XINTF端口连接。

在一个优选的实施方式中，在所述主力机在接收控制指令并移动到的安全位置后，需要重新规划路径，其中，在重新规划路径时，将安全位置前方100立方米空间范围内的区域列为未知的危险区域，重新规划的路径避开所述未知的危险区域。

根据本发明提供的一种双无人机协同作业方法，如图2中所示，该方法是通过上文中所述的一种双无人机协同作业系统实现的，也可称之为一种双无人机协同作业系统的使用方法，该方法中包括如下步骤：

步骤1，向主力无人机和伴飞无人机中灌装出发地和目标点之间区域的地图信息，并且向主力无人机中灌装目标区域和在目标区域执行作业任务时的飞行方案；

步骤2，控制主力无人机起飞，其上的卫星信号接收装置一2和信号收发装置一3启动工作；

步骤3，在主力无人机起飞3秒后，控制伴飞无人机起飞，其上的卫星信号接收装置二4和信号收发装置二5启动工作，信号收发装置一3和信号收发装置二5实时通信。

优选地，主力无人机和伴飞无人机在起飞前都通过卫星信号接收装置接收位置信息，并与地面站提供的位置信息比对，以校对卫星信号接收装置。

主力无人机和伴飞无人机在起飞后的工作过程参见上文双无人机协同作业系统中各部件的功能作用部分，如图2中所示。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双无人机协同作业系统，其特征在于，该系统包括主力无人机和伴飞无人机，

其中，在所述主力无人机上搭载有工作装置(1)，在所述主力无人机上还设置有卫星信号接收装置一(2)和信号收发装置一(3)，

在所述伴飞无人机上设置有卫星信号接收装置二(4)和信号收发装置二(5)；

所述卫星信号接收装置一(2)用于接收卫星信号，实时获得主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

所述卫星信号接收装置二(4)用于接收卫星信号，实时获得伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，

信号收发装置一(3)和信号收发装置二(5)实时通信。

2.根据权利要求1所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，所述主力无人机通过卫星信号接收装置一(2)获得的主力无人机的位置信息和飞行状态信息来控制主力无人机按照预定路径飞向目标位置；

同时，卫星信号接收装置一(2)还实时通过信号收发装置一(3)将主力无人机的位置信息和飞行状态信息传递给伴飞无人机。

3.根据权利要求2所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，在所述伴飞无人机上设置有控制模块(6)，

所述控制模块(6)实时接收主力无人机的位置信息和飞行状态信息，所述控制模块(6)还实时接收伴飞无人机的位置信息和飞行状态信息，根据接收到的信息控制伴飞无人机跟随主力无人机飞行。

4.根据权利要求3所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，所述控制模块(6)还用于实时监测接收到的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

当所述控制模块(6)监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常时，控制模块(6)控制伴飞无人机进入报警状态。

5.根据权利要求4所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，

在所述伴飞无人机进入到报警状态时，伴飞无人机停止前行，在空中悬停或者盘旋，同时通过信号收发装置二(5)持续发出控制指令，所述控制指令包括安全位置信息，据此控制主力无人机返回该安全位置；

优选地，伴飞无人机进入报警状态预定时间后后，控制模块(6)控制伴飞无人机沿着伴飞无人机的飞行路径反向飞行预定距离。

6.根据权利要求4所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，控制模块(6)监测到所述主力无人机的位置信息和飞行状态信息满足下述判断条件中的任意一种或多种时认为主力无人机的位置信息和飞行状态信息异常：

异常信息判断条件一：信号收发装置二(5)所接收到的任意相邻两个时刻的位置信息和飞行状态信息中所包含的速度值的大小之比大于设定值；

异常信息判断条件二：在设定的时间段内，在信号收发装置二(5)接收到的所有位置信息和飞行状态信息中，任意两个时刻的位置信息中位置点之间的距离小于0.5m，并且各速度值的大小都小于1m/s；

异常信息判断条件三：信号收发装置一(3)和信号收发装置二(5)通信中断。

7.根据权利要求4所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，在伴飞无人机持续发出控制指令期间，伴飞无人机的信号收发装置二(5)仍然持续接收信号收发装置一(3)传递出的主力无人机的位置信息和飞行状态信息，

在发出控制指令的持续时间内所述主力机达到安全位置，则报警状态解除，主力无人机重新规划路径，前往目标区域或者继续巡航；

在发出控制指令的持续时间内主力无人机没有到达安全位置，控制模块(6)控制伴飞无人机自行返航。

8.根据权利要求1所述的双无人机协同作业系统，其特征在于，

所述信号收发装置一(3)包括蓝牙收发装置一和4G收发装置一，

所述信号收发装置二(5)包括蓝牙收发装置二和4G收发装置二；

其中，蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二实时配对互联，当蓝牙收发装置一和蓝牙收发装置二之间的配对连接中断时，启动4G收发装置一和4G收发装置二，使得主力无人机和伴飞无人机之间通过4G信号连接。

9.一种双无人机协同作业方法，其特征在于，该方法是通过权力要求1-8所述的双无人机协同作业系统实现的。

10.根据权力要求9所述的方法，其特征在于，该方法中包括如下步骤：

步骤1，向主力无人机和伴飞无人机中灌装出发地和目标点之间区域的地图信息，并且向主力无人机中灌装目标区域和在目标区域执行作业任务时的飞行方案；

步骤2，控制主力无人机起飞，其上的卫星信号接收装置一(2)和信号收发装置一(3)启动工作；

步骤3，在主力无人机起飞3秒后，控制伴飞无人机起飞，其上的卫星信号接收装置二(4)和信号收发装置二(5)启动工作，信号收发装置一(3)和信号收发装置二(5)实时通信。