CN111694377A - 无人机集群地面控制可视系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种无人机集群地面控制可视系统及控制方法。包括：地面控制站；若干无人机，其中一个无人机被配置为长机，其余无人机被配置为从机；地面控制站，用于向长机以及各从机发送预设的任务规划；长机，用于根据获取到的任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各从机；从机，用于根据来自长机的飞行参数信息，并结合任务规划，跟随长机飞行；在组网通信过程中，长机和从机分别将各自组网和通信数据发送给地面控制站以进行可视化呈现。本公开能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机无法实现的协同侦察、协同作战、协同探测以及协同救援等任务。

Description

无人机集群地面控制可视系统及控制方法

技术领域

本公开属于无人机集群飞行控制技术领域，具体涉及一种无人机集群地面控制可视系统及控制方法。

背景技术

目前，无人机广泛应用于军事及民用各个领域，包括军事上的侦察、干扰、打击以及民用领域的航拍、测绘和救援等。当前，无人机飞行控制过程中，基本采用地面站对无人机进行一对一的控制飞行。随着多无人机在协同探测、协同作战、编队飞行、广域测绘以及协同救援等方面的应用需求，采用单独一对一的控制方式难以满足用户的实际需求，不仅控制起来困难，而且难以达到协同工作的目的，并且不同的无人机控制节点控制方式和节奏不一致，容易发生碰撞，导致无人机损毁。

公开内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种无人机集群地面控制可视系统及控制方法。

本公开的一个方面，提供一种无人机集群地面控制可视系统，包括：

地面控制站；

若干无人机，所述若干无人机中的其中一个无人机被配置为长机，所述若干无人机中的其余无人机被配置为从机，所述长机分别与所述地面控制站以及各所述从机通讯连接，各所述从机还均与所述地面控制站通讯连接；其中，

所述地面控制站，用于向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划；

所述长机，用于根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述飞行参数信息包括位置信息、速度信息和高度信息中的至少一者；

所述从机，用于根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行；并且，

在组网通信过程中，所述长机和所述从机分别将各自组网和通信数据发送给所述地面控制站以进行可视化呈现。

在可选地一些实施方式中，每个所述无人机上均设置有第一无线数据传输模块和飞控模块，所述地面控制站设置有控制电路板和显示屏，所述控制电路板上设置有控制芯片和第二无线数据传输模块；其中，

所述地面控制站通过所述第二无线数据传输模块与每个所述无人机上的第一无线数据传输模块建立无线通讯连接。

在可选地一些实施方式中，所述第一无线数据传输模块包括天线、空中射频模块和总线接口；其中，

所述天线设置在所述空中射频模块上方，所述总线接口与所述空中射频模块相连接，所述飞控模块和所述第一无线数据传输模块通过所述总线接口相连。

在可选地一些实施方式中，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行间距规划和通信需求规划中的至少一者。

在可选地一些实施方式中，所述地面控制站，还用于对所述若干个无人机进行编号，并将编号最小或编号最大的无人机配置为所述长机。

本公开的另一方面，提供一种无人机集群控制方法，采用前文记载的所述的无人机集群地面控制可视系统，所述控制方法包括：

所述地面控制站向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划；

所述长机根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述飞行参数信息包括位置信息、速度信息和高度信息中的至少一者；

所述从机根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行；并且，

在组网通信过程中，所述长机和各所述从机分别将各自组网和通信数据发送给所述地面控制站以进行可视化呈现。

在可选地一些实施方式中，在所述地面控制站向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划之前，所述控制方法还包括：

所述地面控制站预先通过其第二无线数据传输模块与所述若干个无人机的第一无线数据传输模块建立无线通信连接；

所述地面控制站获取当前集群中的无人机数量及编号，并在所述地面控制站中进行显示；

所述无人机发送自身信息至所述地面控制站，所述自身信息包括编号、姿态、电量、位置、高度、速度和通信数据中的至少一者。

在可选地一些实施方式中，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行间距规划和通信需求规划中的至少一者。

在可选地一些实施方式中，所述长机根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述从机根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行，包括：

所述长机根据获取到的所述任务规划，按照规划航线、速度和高度飞行，并且，所述长机向各所述从机发送自身的位置信息、速度信息和高度信息；

各所述从机按照规划的队形和间距，自动计算其与所述长机之间应保持的相对位置，并在飞行过程中，各所述从机均以所述长机的速度为目标速度，保持与所述长机相对位置，进行跟随。

在可选地一些实施方式中，所述控制方法还包括：

所述地面控制站对所述若干个无人机进行编号，并将编号最小或编号最大的无人机配置为所述长机。

本公开的无人机集群地面控制可视系统及控制方法，通过对所有无人机进行任务规划，并将任务规划内容发送给长机和从机，而在长机执行任务进行飞行时，将自身的飞行参数信息(如位置信息、速度信息和高度信息等)发送给其他所有从机，从而，从机根据任务规划跟随长机飞；同时，在飞行过程中，地面可视系统能够掌握和呈现各无人机之间通信状况，实现通信验证的可视化支撑，可用于通信故障排查。与现有技术相比，本公开能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机无法实现的协同侦察、协同作战、协同探测以及协同救援等任务；同时能够充分了解无人机间通信状况，便于通信验证和通信故障排查。

附图说明

图1为本公开一实施例中无人机集群地面控制可视系统的结构示意图；

图2为本公开另一实施例中无人机集群地面控制可视系统的结构示意图；

图3为本公开另一实施例中无人机集群控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

如图1和图2所示，一种无人机集群地面控制可视系统100，包括地面控制站110和若干无人机120，如图1所示，该系统100包括四个无人机，分别为第一无人机121、第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124，当然，除此以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，设计该系统包括更多或更少数量的无人机，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1所示，所述若干无人机120中的其中一个无人机被配置为长机，所述若干无人机120中的其余无人机被配置为从机。示例性的，可以将第一无人机121作为长机，而将其余无人机(第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124)作为从机。当然，还可以是将第二无人机122作为长机，而将其余无人机作为从机，或者，也可以是将第三无人机123作为长机，其余无人机作为从机等等，本实施例对此并不限制。

为了便于描述，下文以第一无人机121作为长机，第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124作为从机进行描述，但本公开并不以此为限。

示例性的，如图1和图2所示，所述第一无人机121作为长机，第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124作为从机，第一无人机121分别与所述地面控制站110以及第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124通讯连接，所述第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124还均与所述地面控制站110通讯连接。

具体地，如图1和图2所示，所述地面控制站110，用于向所述第一无人机121以及所述第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124发送预设的任务规划。所述第一无人机121，用于根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给所述第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124。所述第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124作为从机，用于根据来自所述第一无人机121的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述第一无人机121飞行；并且，在组网通信过程中，所述第一无人机121、所述第二无人机122、第三无人机123和第四无人机124分别将各自组网和通信数据(诸如发送数据包和接收数据包情况等)发送给所述地面控制站110以进行可视化呈现。

需要说明的是，对于飞行参数信息并没有作出限定，示例性的，该飞行参数信息可以为位置信息、速度信息和高度信息中的至少一者。当然，除此以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些飞行参数信息，本实施例对此并不限制。

本公开实施例的无人机集群地面控制可视系统，通过对所有无人机进行任务规划，并将任务规划内容发送给长机和从机，而在长机执行任务进行飞行时，将自身的飞行参数信息(如位置信息、速度信息和高度信息等)发送给其他所有从机，从而，从机根据任务规划跟随长机飞；同时，在飞行过程中，地面可视系统能够掌握和呈现各无人机之间通信状况，实现通信验证的可视化支撑，可用于通信故障排查。与现有技术相比，本公开实施例能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机无法实现的协同侦察、协同作战、协同探测以及协同救援等任务；同时能够充分了解无人机间通信状况，便于通信验证和通信故障排查。

示例性的，如图2所示，每个所述无人机120上均设置有第一无线数据传输模块125和飞控模块126，所述地面控制站110设置有控制电路板111和显示屏112，所述控制电路板111上设置有控制芯片111a和第二无线数据传输模块111b。所述地面控制站110通过所述第二无线数据传输模块111b与每个所述无人机120上的第一无线数据传输模块125建立无线通讯连接。

具体地，控制芯片111a可以对应安装有一个用于实现任务规划的软件控制程序。显示屏112可以包括由该程序规划无人机队形和无人机间距的坐标显示操作界面，以及一个用于规划无人机飞行航线和飞行速度、高度的显示操作界面，同时在界面上呈现无人机之间通信数据的可视化信息。

示例性的，所述第一无线数据传输模块125包括天线(图中并未示出)、空中射频模块(图中并未示出)和总线接口(图中并未示出)。所述天线设置在所述空中射频模块上方，所述总线接口与所述空中射频模块相连接，所述飞控模块126和所述第一无线数据传输模块125通过所述总线接口相连。

需要说明的是，对于上述提及的任务规划并没有作出具体限定，示例性的，该任务规划可以包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行间距规划和通信需求规划中的至少一者。当然，除此以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些规划任务，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1和图2所示，所述地面控制站110，还用于对所述若干个无人机120进行编号，并将编号最小或编号最大的无人机配置为所述长机。较优的，地面控制站110可以将编号最小的无人机作为长机。

本公开的另一方面，如图3所示，提供一种无人机集群控制方法S100，采用前文记载的所述的无人机集群地面控制可视系统，该系统内容具体可以参考前文相关记载，在此不作赘述。所述控制方法S100包括：

S110、建立地面控制站和无人机之间的通信连接。

示例性的，在本步骤中，可以通过地面控制站的第二无线数据传输模块与无人机的第一无线数据传输模块建立无线通信连接，连接后，地面控制站获取当前集群中的无人机数量及编号，并在地面站可视系统中显示。在此过程中，无人机会自动发送自身信息至地面控制系统，发送的信息包括编号、姿态、电量、位置、高度、速度和通信数据。

S120、地面控制站进行任务规划。

示例性的，在本步骤中，可以使用地面控制站对无人机进行任务规划，包括航线、速度、高度及间距。每架无人机都有独一的区别于其他无人机的编号，可以将编号最小的设置为长机，其他的为从机，任务规划传送至集群中的每架飞机。

S130、控制无人机起飞。

示例性的，在本步骤中，可以通过点击地面控制站实现对无人机的起飞控制，也可通过无人机配套的遥控器控制其起飞。

S140、发送并执行任务规划。

无人机起飞后，通过地面控制站发送任务规划，任务发送后，长机接收到任务规划则按照规划航线、速度和高度飞行，各个从机按照规划的队形和间距，自动计算自己与长机之间应保持的相对位置。飞行过程中，长机向其他从机发送自身的位置、速度和高度，各个从机与长机保持相对位置，以长机速度为目标速度，保持与主机相对位置，进行跟随。在飞行过程中，各无人机将自身飞行数据及通信数据传送至地面控制站，以显示各飞机的飞行状态和通信状态。

S150、返航并降落。

示例性的，在本步骤中，执行完任务规划后，通过地面控制站对应的操作可实现返航，无人机集群返回至起飞位置，同时也可以在任意位置直接进行降落。

本公开实施例的无人机集群控制方法，通过对所有无人机进行任务规划，并将任务规划内容发送给长机和从机，而在长机执行任务进行飞行时，将自身的飞行参数信息(如位置信息、速度信息和高度信息等)发送给其他所有从机，从而，从机根据任务规划跟随长机飞；同时，在飞行过程中，地面可视系统能够掌握和呈现各无人机之间通信状况，实现通信验证的可视化支撑，可用于通信故障排查。与现有技术相比，本公开实施例能够实现同一时刻一个操控人员对多架无人机的控制，能够完成单一无人机无法实现的协同侦察、协同作战、协同探测以及协同救援等任务；同时能够充分了解无人机间通信状况，便于通信验证和通信故障排查。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机集群地面控制可视系统，其特征在于，包括：

地面控制站；

若干无人机，所述若干无人机中的其中一个无人机被配置为长机，所述若干无人机中的其余无人机被配置为从机，所述长机分别与所述地面控制站以及各所述从机通讯连接，各所述从机还均与所述地面控制站通讯连接；其中，

所述地面控制站，用于向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划；

所述长机，用于根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述飞行参数信息包括位置信息、速度信息和高度信息中的至少一者；

所述从机，用于根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行；并且，

在组网通信过程中，所述长机和所述从机分别将各自组网和通信数据发送给所述地面控制站以进行可视化呈现。

2.根据权利要求1所述的无人机集群地面控制可视系统，其特征在于，每个所述无人机上均设置有第一无线数据传输模块和飞控模块，所述地面控制站设置有控制电路板和显示屏，所述控制电路板上设置有控制芯片和第二无线数据传输模块；其中，

所述地面控制站通过所述第二无线数据传输模块与每个所述无人机上的第一无线数据传输模块建立无线通讯连接。

3.根据权利要求2所述的无人机集群地面控制可视系统，其特征在于，

所述第一无线数据传输模块包括天线、空中射频模块和总线接口；其中，

所述天线设置在所述空中射频模块上方，所述总线接口与所述空中射频模块相连接，所述飞控模块和所述第一无线数据传输模块通过所述总线接口相连。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无人机集群地面控制可视系统，其特征在于，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行间距规划和通信需求规划中的至少一者。

5.根据权利要求1至3任一项所述的无人机集群地面控制可视系统，其特征在于，所述地面控制站，还用于对所述若干个无人机进行编号，并将编号最小或编号最大的无人机配置为所述长机。

6.一种无人机集群控制方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的无人机集群地面控制可视系统，所述控制方法包括：

所述地面控制站向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划；

所述长机根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述飞行参数信息包括位置信息、速度信息和高度信息中的至少一者；

所述从机根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行；并且，

在组网通信过程中，所述长机和各所述从机分别将各自组网和通信数据发送给所述地面控制站以进行可视化呈现。

7.根据权利要求6所述的无人机集群控制方法，其特征在于，在所述地面控制站向所述长机以及各所述从机发送预设的任务规划之前，所述控制方法还包括：

所述地面控制站预先通过其第二无线数据传输模块与所述若干个无人机的第一无线数据传输模块建立无线通信连接；

所述地面控制站获取当前集群中的无人机数量及编号，并在所述地面控制站中进行显示；

所述无人机发送自身信息至所述地面控制站，所述自身信息包括编号、姿态、电量、位置、高度、速度和通信数据中的至少一者。

8.根据权利要求6所述的无人机集群控制方法，其特征在于，所述任务规划包括飞行航线规划、飞行速度规划、飞行高度规划、飞行间距规划和通信需求规划中的至少一者。

9.根据权利要求6至8任一项所述的无人机集群控制方法，其特征在于，所述长机根据获取到的所述任务规划进行飞行，并在飞行过程中将自身的飞行参数信息发送给各所述从机，所述从机根据来自所述长机的飞行参数信息，并结合所述任务规划，跟随所述长机飞行，包括：

所述长机根据获取到的所述任务规划，按照规划航线、速度和高度飞行，并且，所述长机向各所述从机发送自身的位置信息、速度信息和高度信息；

各所述从机按照规划的队形和间距，自动计算其与所述长机之间应保持的相对位置，并在飞行过程中，各所述从机均以所述长机的速度为目标速度，保持与所述长机相对位置，进行跟随。

10.根据权利要求6至8任一项所述的无人机集群控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述地面控制站对所述若干个无人机进行编号，并将编号最小或编号最大的无人机配置为所述长机。

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