CN112666980A - 一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群，其中系统包括主控制器、图像采集模块、红外线测距模块、雷达模块；所述图像采集模块与所述主控制器连接，所述红外线测距模块与所述主控制器连接，所述雷达模块与所述主控制器连接；本发明可实现多架无人机之间的协同配合，共同完成复杂的任务。

Description

一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体的说是涉及一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群。

背景技术

目前，无人机可视导航中存在需要传感设备多，视觉信息数据量大，数据融合处理实时性要求高等问题。由于无人机发展逐渐小型化，具有承载能力有限，信息处理能力有限，能量资源有限等特点，多架无人机协作可视导航成为一个重要的发展趋势。

但是，现有技术中通常对每架无人机独立规划，当无人机的电量较低时也无法实现及时调整，不利于执行复杂的飞行任务，破坏服务质量。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的无人机集群协作系统及协作方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有技术中无人机集群无法实现自动协同控制的缺陷，提供了一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机集群协作系统，包括：

主控制器；

图像采集模块，所述图像采集模块与所述主控制器连接，所述图像采集模块用于采集无人机周边图像及视频信息；

红外线测距模块，所述红外线测距模块与所述主控制器连接，所述红外线测距模块用于感知无人机与周边事物的距离信息；

雷达模块，所述雷达模块与所述主控制器连接，所述雷达模块用于获取无人机当前位置信息；

通信模块，所述通信模块与所述主控制器通讯连接，所述通信模块用于与其它无人机进行信息交互。

优选的，还包括：远程服务器，所述远程服务器与所述主控制器连接，所述远程服务器用于发送任务指令至主控制器。

优选的，还包括：电量检测模块，所述电量检测模块与所述主控制器连接，所述电量检测模块用于检测无人机自带电池电量。

优选的，还包括：新能源供电模块，所述新能源供电模块与所述主控制器连接，所述新能源供电模块用于在当无人机自身电量不足时为无人机供电。

优选的，还包括：运动参数检测模块，所述运动参数检测模块与所述主控制器连接，所述运动参数检测模块用于检测无人机的运动参数。

优选的，还包括：电机，所述电机与所述主控制器连接。

进一步的，一种无人机集群，所述无人机集群包括多个无人机，每架所述无人机均包括上述任一项所述的无人机集群协作系统。

进一步的，一种无人机集群协作方法，包括：

S1：确定所述无人机集群中所述无人机的数目，根据每架所述无人机的信息处理能力，设定每架所述无人机的任务分工，所述无人机集群中包括主无人机和从无人机；

S2：所述主无人机和所述从无人机均通过各自的所述图像采集模块、所述红外线测距模块及所述雷达模块获得视频图像信息、周围障碍物信息及当前位置信息，由所述主无人机汇总并发送至所述远程服务器；

S3：所述远程服务器根据所述步骤S2得到的无人机自身状态信息以及任务信息生成第一飞行控制指令，并发送至所述主无人机的所述主控制器；

S4：所述主无人机的所述主控制器将所述第一飞行控制指令发送至每架所述无人机，所述从无人机根据接收到的所述第一飞行控制指令，融合自身状态信息以及生成自身所需飞行控制指令，实现集群协作。

优选的，所述步骤S2中，所述从无人机通过所述电量检测模块实时检测内部电量，当电量即将达到电量阈值时通过所述新能源供电模块进行供电。

优选的，所述步骤S2中，所述主无人机及所述从无人机均通过各自的所述运动参数检测模块检测各自的运动参数。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种无人机集群协作系统、协作方法及无人机集群，通过远程服务器和主控制器实现多架无人机之间的协同配合，共同完成复杂的任务，并且通过电量检测模块实时检测内部电量，当电量即将达到电量阈值时通过所述新能源供电模块进行供电达到节省能效增强续航的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种无人机集群协作系统的结构原理框图；

图2附图为本发明提供的一种无人机集群协作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见附图1所示，本发明实施例公开了一种无人机集群协作系统，包括：

主控制器1；

图像采集模块2，图像采集模块2与主控制器1连接，图像采集模块2用于采集无人机周边图像及视频信息；

红外线测距模块3，红外线测距模块3与主控制器1连接，红外线测距模块3用于感知无人机与周边事物的距离信息；

雷达模块4，雷达模块4与主控制器1连接，雷达模块4用于获取无人机当前位置信息；

通信模块5，通信模块5与主控制器1通讯连接，通信模块5用于与其它无人机进行信息交互。

在一个具体的实施例中，还包括：远程服务器6，远程服务器6与主控制器1连接，远程服务器6用于发送任务指令至主控制器1。

在一个具体的实施例中，还包括：电量检测模块7，电量检测模块7与主控制器1连接，电量检测模块7用于检测无人机自带电池电量。

在一个具体的实施例中，还包括：新能源供电模块8，新能源供电模块8与主控制器1连接，新能源供电模块8用于在当无人机自身电量不足时为无人机供电。

具体的，新能源供电模块8包括太阳能供电单元及风能供电单元，可根据需要进行选取。

在一个具体的实施例中，还包括：运动参数检测模块9，运动参数检测模块9与主控制器1连接，运动参数检测模块9用于检测无人机的运动参数。

具体的，运动参数检测模块9可以包括加速度传感器、速度传感器和陀螺仪中的任一种或任几种。

在一个具体的实施例中，还包括：电机10，电机10与主控制器1连接。

在一个具体的实施例中，还包括：云台11，云台11与主控制器1连接，用于调整图像采集模块2的运动角度。

本发明实施例1还提供一种无人机集群，无人机集群包括多个无人机，每架无人机均包括该实施例中任一项的无人机集群协作系统。

实施例2

参见附图2所示，本发明实施例2提供了一种无人机集群协作方法，包括：

S1：确定无人机集群中无人机的数目，根据每架无人机的信息处理能力，设定每架无人机的任务分工，无人机集群中包括主无人机和从无人机；

其中，步骤S1中可设定某一无人机为主无人机，则主无人机中的主控制器自动与远程服务器连接，从无人机则断开与远程服务器的连接，提高服务器处理效率。

S2：主无人机和从无人机均通过各自的图像采集模块2、红外线测距模块3及雷达模块4获得视频图像信息、周围障碍物信息及当前位置信息，由主无人机汇总并发送至远程服务器6；

S3：远程服务器6根据步骤S2得到的无人机自身状态信息以及任务信息生成第一飞行控制指令，并发送至主无人机的主控制器1；

S4：主无人机的主控制器1将第一飞行控制指令发送至每架无人机，从无人机根据接收到的第一飞行控制指令，融合自身状态信息以及生成自身所需飞行控制指令，实现集群协作。

在一个具体的实施例中，步骤S2中，主无人机或从无人机通过电量检测模块7实时检测内部电量，当电量即将达到电量阈值时通过新能源供电模块8进行供电，并将电量信息实时发送至主无人机的主控制器1。

具体的，当新能源供电模块8供电仍然无法满足主无人机或从无人机的需求时，具体处理过程包括：

(1)当主无人机电量供应不足时，主无人机的主控制器1可根据从无人机发送的电量信息选取电量值最高的从无人机，主无人机此时生成一个密钥，主无人机将该无人机编号、密钥发送至远程服务器6的同时将该密钥发送至该选中的从无人机，远程服务器发送带有该密钥的连接指令至该从无人机，该从无人机识别该密钥后与远程服务器建立连接，成为主无人机，继续执行相关飞行任务。

(2)当某个从无人机的电量供应不足时，主无人机根据目标任务的剩余距离、任务时间等参数判断是否需要新的无人机加入，如果不需要则该电量不足的无人机直接离开集群；如果需要则主无人机利用通信模块5搜索其通信覆盖范围内满足协作条件的无人机，当搜索成功后则将该无人机加入集群，如果搜索不到，则发送求助信息至远程服务器，远程服务器根据需要实时搜索较大范围，搜索成功后向搜索到的无人机发送协作请求指令，接收到协作请求指令的无人机根据自身的移动和通信状况判断是否接受协作请求，如果符合要求则发送接受协作请求的指令至远程服务器，并将该接受指令无人机的相关信息发送至主无人机，实现无人机集群的补充。

在一个具体的实施例中，步骤S2中，主无人机及从无人机均通过各自的运动参数检测模块9检测各自的运动参数。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种无人机集群协作系统，其特征在于，包括：

主控制器(1)；

图像采集模块(2)，所述图像采集模块(2)与所述主控制器(1)连接，所述图像采集模块(2)用于采集无人机周边图像及视频信息；

红外线测距模块(3)，所述红外线测距模块(3)与所述主控制器(1)连接，所述红外线测距模块(3)用于感知无人机与周边事物的距离信息；

雷达模块(4)，所述雷达模块(4)与所述主控制器(1)连接，所述雷达模块(4)用于获取无人机当前位置信息；

通信模块(5)，所述通信模块(5)与所述主控制器(1)通讯连接，所述通信模块(5)用于与其它无人机进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种无人机集群协作系统，其特征在于，还包括：电量检测模块(7)，所述电量检测模块(7)与所述主控制器(1)连接，所述电量检测模块(7)用于检测无人机自带电池电量。

3.根据权利要求2所述的一种无人机集群协作系统，其特征在于，还包括：新能源供电模块(8)，所述新能源供电模块(8)与所述主控制器(1)连接，所述新能源供电模块(8)用于在当无人机自身电量不足时为无人机供电。

4.根据权利要求3所述的一种无人机集群协作系统，其特征在于，还包括：运动参数检测模块(9)，所述运动参数检测模块(9)与所述主控制器(1)连接，所述运动参数检测模块(9)用于检测无人机的运动参数。

5.根据权利要求3所述的一种无人机集群协作系统，其特征在于，还包括：电机(10)，所述电机(10)与所述主控制器(1)连接。

6.一种无人机集群，其特征在于，所述无人机集群包括多个无人机，每架所述无人机均包括权利要求1-6任一项所述的无人机集群协作系统。

7.一种无人机集群协作方法，其特征在于，包括：

S1：确定所述无人机集群中所述无人机的数目，根据每架所述无人机的信息处理能力，设定每架所述无人机的任务分工，所述无人机集群中包括主无人机和从无人机；

S2：所述主无人机和所述从无人机均通过各自的所述图像采集模块(2)、所述红外线测距模块(3)及所述雷达模块(4)获得视频图像信息、周围障碍物信息及当前位置信息，由所述主无人机汇总并发送至所述远程服务器(6)；

S3：所述远程服务器(6)根据所述步骤S2得到的无人机自身状态信息以及任务信息生成第一飞行控制指令，并发送至所述主无人机的所述主控制器(1)；

S4：所述主无人机的所述主控制器(1)将所述第一飞行控制指令发送至每架所述无人机，所述从无人机根据接收到的所述第一飞行控制指令，融合自身状态信息以及生成自身所需飞行控制指令，实现集群协作。

8.根据权利要求7所述的一种无人机集群协作方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述从无人机通过所述电量检测模块(7)实时检测内部电量，当电量即将达到电量阈值时通过所述新能源供电模块(8)进行供电。

9.根据权利要求7所述的一种无人机集群协作方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述主无人机及所述从无人机均通过各自的所述运动参数检测模块(9)检测各自的运动参数。

Images