CN108958297A - 一种多无人机协同目标跟踪地面站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多无人机协同目标跟踪地面站,包括无线通信模块、飞行控制模块、飞行监视模块、航线规划模块、日志保存与回放模块、跟踪目标监视模块,所述无线通信模块用于与多架无人机进行数据传输、协议解析,所述飞行控制模块用于读写所有无人机飞行参数、控制参数,所述飞行监视模块用于动态显示无人机飞行姿态、运动状态,所述航线规划模块用于对每架无人机规划预定航线、地理围栏、Home点位置,所述日志保存与回放模块用于对所有飞行数据进行实时存储与日志回放,所述跟踪目标监视模块用于实时获取每架无人机捕捉到的目标的位置。本发明地面站能够保障多无人机目标跟踪过程中实时掌握无人机跟踪动态,确保完成目标跟踪任务。
Description
技术领域
本发明属于无人机地面站技术领域,特别是一种多无人机协同目标跟踪地面站。
背景技术
无人机通过机载视觉传感器实时拍摄图像,通过机载图像处理器运算,能够计算出目标的位置,并实现无人机目标跟踪。多无人机协同目标跟踪是指多架无人机协同跟踪相同的目标,多无人机协同目标跟踪地面站是地面工作人员远程操控和实时监控多架无人机飞行状态和目标跟踪状态的平台,是多无人机目标跟踪过程中不可缺少的部分。
目前的无人机地面站多属于单无人机地面站或简单的无人机编队地面站,不能很好地应用在多无人机协同目标跟踪上。本发明多无人机协同目标跟踪地面站提供的图形化操作界面使得操作更加简单,表现形式更加多样,可以实时显示每架无人机自身状态,将所有无人机的飞行轨迹绘制在电子地图上,可在线对所有无人机进行航线规划,并实时监视跟踪目标的实际位置,突破了传统无人机地面站的陈规。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多无人机协同目标跟踪地面站,该地面站可以准确实时地监控多架无人机的飞行状态与目标跟踪情况。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种多无人机协同目标跟踪地面站,包括:
无线通信模块:多无人机与地面站之间进行数据的交换通过无线通信模块实现,所述无线通信模块包括无线链路与通信控制模块,每架无人机通过无线链路按照预设的通信协议向地面站发送下行数据以供地面站解析、显示、存储,地面站的控制指令同样通过无线链路按照预设的上行通信协议将控制指令发送给所有无人机。
飞行控制模块:通过地面站对所有无人机进行参数设置,通过无线通信模块发送给无人机飞控系统,无人机再将参数反馈到地面站,确保参数写入成功,完成对无人机的在线参数设置。
飞行监视模块:地面站可同时监控所有无人机的飞行状态,包括无人机的姿态、速度、位置、飞行路线等,也可以切换到单无人机监视模式,监视指定编号的无人机状态,单机模式可接收无人机更多的数据并记录下来,包括无人机的传感器值、计算期望值等。
航线规划模块:地面站根据个人需求,选择加载谷歌、必应或其它电子地图,在线加载网络地图瓦片或离线加载缓存在磁盘中的地图瓦片,为无人机航线规划提供标准的地理信息。地面站可对每架无人机分别规划预定航线、地理围栏、Home点位置,可离线存储或在线写入,并可将所有无人机的实际飞行轨迹显示在电子地图中,让地面工作人员实时掌握所有无人机的飞行状态与位置。
日志保存与回放模块:地面站对所有无人机飞行数据进行实时存储,以备飞行结束后调用日志回放。
跟踪目标监视模块:地面站实时获取每架无人机捕捉到的目标的位置,将目标的实际位置显示在电子地图中,同时将目标与所有无人机的相对位置绘制在二维平面中,有助于地面工作人员实时监视目标的位置与无人机跟踪的情况。
本发明具有以下优点:
1.地面站界面由多模块组成,功能划分明确,有利于工作人员的操作和监控。
2.对多架无人机进行航线规划、参数设置、数据保存与日志回放,实时显示所有无人机的飞行轨迹与位置。
3.对跟踪目标进行实时监控,地面站实时显示目标的实际运动轨迹,绘制出所有无人机与跟踪目标的相对位置图,使地面工作人员更加清晰地了解目标的运动情况。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明一种多无人机协同目标跟踪地面站模块示意图。
图2为本发明一种多无人机协同目标跟踪地面站工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做详细说明。
如图1所示,一种多无人机协同目标跟踪地面站,由无线通信模块、飞行控制模块、飞行监视模块、航线规划模块、日志保存与回放模块、跟踪目标监视模块组成。
所述无线通信模块通过设置IP地址和端口号连接无人机端的4G无线通信模块,不同无人机对应不同的端口号,所述地面站可直接连接多个端口,即多架无人机。地面站端口打开后便不断接收到无人机端通信模块传来的数据包,并且按照预先设定的通信协议进行数据解析,数据解析的程序设计流程如下:
①将接收到的数据存放在环形队列中,定时取出环形队列中的数据;
②寻找帧头字节,若帧头字节匹配成功,则按预定的数据协议解析该包数据;若帧头字节匹配不成功,则继续寻找帧头;
③帧头匹配成功并获取一包数据后,对该包数据进行求和校验。若校验成功,则地面站对接收到的有效数据做进一步的解析;若校验失败,则丢弃该包数据,继续下一包数据的读取。
④端口号对应无人机编号,准确无误地区分每架无人机的数据包并进行解析。
所述飞行控制模块用于设置无人机飞行过程中的参数,如最大飞行速度、最大爬升率、位置融合中的权重系数等参数,配置遥控器通道,配置遥控切换模式通道。对传感器进行校准操作,如加速度计六面校准、磁罗盘椭圆拟合校准。在线修改控制率参数,如姿态控制PID参数。
所述飞行监视模块通过仪表盘形式实时显示无人机飞行姿态、航向、速度等信息,动态显示各无人机的飞行模式,以波形图形式绘制传感器数据,让地面工作人员清楚地掌握所有无人机的动态情况。
所述航线规划模块包含电子地图,可选择加载谷歌、必应或其它电子地图,在线加载网络地图瓦片或离线加载缓存在磁盘中的地图瓦片,为无人机航线规划提供标准的地理信息。航线规划模块可对每架无人机分别规划预定航线、地理围栏、Home点位置,可离线存储或在线写入,并可将所有无人机的实际飞行轨迹显示在电子地图中,让地面工作人员实时掌握所有无人机的飞行状态与位置。
所述日志保存与回放模块将接收到的飞行数据存储到数据库,用于重要飞行日志的保存,在飞行结束后或出现飞行异常后可调用飞行日志进行飞行回放,进一步了解各无人机的飞行情况。
所述跟踪目标监视模块能够实时获取每架无人机捕捉到的目标的位置,将目标的实际位置显示在电子地图中,同时将目标与所有无人机的相对位置绘制在二维平面中,有助于地面工作人员实时监视目标的位置与无人机跟踪的情况。
如图2所示,本发明一种多无人机协同目标跟踪地面站开始工作后,各模块进行初始化,接着设置IP地址和端口号连接对应编号的无人机,直到所有无人机均连接成功。在所有无人机连接成功后,设置所有无人机的飞行参数、控制参数,分配目标跟踪任务,规划无人机预飞行航线、地理围栏,然后检查无人机是否能够全部正常起飞,若不能,重新设置无人机参数;若能,则一键起飞所有无人机。无人机传回导航、飞行状态数据,地面站实时打印所有无人机的飞行状态,在电子地图中实时显示所有无人机的飞行轨迹,同时显示每架无人机捕捉到的目标的位置,并对所有无人机飞行数据进行实时存储。判断目标跟踪任务是否完成,若已完成,结束本次多无人机目标跟踪任务;若未完成,则地面站不断检查无人机执行任务是否发生异常,若无异常,则地面站继续监控无人机;若有异常,则切换到人工控制模式,并对发生异常的无人机调用日志回放,查找出现异常的原因,结束本次目标跟踪。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于:包括无线通信模块、飞行控制模块、飞行监视模块、航线规划模块、日志保存与回放模块、跟踪目标监视模块,所述无线通信模块用于地面站与多架无人机进行数据传输、协议解析、信息交互,所述飞行控制模块用于地面站设置无人机飞行参数、控制参数,所述飞行监视模块用于动态显示无人机飞行姿态、运动状态,所述航线规划模块用于地面站对每架无人机规划预定航线、地理围栏、Home点位置等,可离线存储或在线写入到无人机,所述日志保存与回放模块用于地面站对所有飞行数据进行实时存储,以备飞行结束后调用日志回放,所述跟踪目标监视模块用于地面站实时获取每架无人机捕捉到的目标的位置,有助于地面工作人员实时监测目标的位置与无人机跟踪的情况。
2.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述无线通信模块是通过IP地址与端口号接收对应的无人机数据,并对接收到的数据进行解析、分类,通信速度快且不混包丢包。
3.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述飞行控制模块可以对所有无人机进行飞行参数、控制参数设置,无人机再将参数反馈到地面站,确保参数读写成功,完成对无人机的在线参数设置。
4.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述飞行监视模块可同时监视所有无人机的飞行状态,也可切换到单无人机监视模式,监视指定编号的无人机的状态,单机模式可接收无人机更多的数据并记录下来,包括无人机的传感器值、计算期望值等。
5.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述航线规划模块能够在线加载网络地图瓦片或离线加载缓存在磁盘中的地图瓦片,为无人机航线规划提供标准的地理信息,可对每架无人机分别规划预定航线、地理围栏、Home点位置,可离线存储或在线写入,并可将所有无人机的实际飞行轨迹显示在电子地图中。
6.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述日志保存与回放模块可对所有无人机的飞行数据进行实时存储,每架无人机有各自的数据库用于存储数据,以备飞行结束后调用日志回放查看无人机之前飞行的状态。
7.根据权利要求1所述的一种多无人机协同目标跟踪地面站,其特征在于,所述跟踪目标监视模块能够实时获取每架无人机捕捉到的目标的位置,将目标的实际位置显示在电子地图中,同时将目标与所有无人机的相对位置绘制在二维平面中,有助于地面工作人员实时监视目标的位置与无人机跟踪的情况。
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