CN114721428A - 一种无人机集群指挥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机集群指挥系统，所述系统包括网络模块、语音识别模块、显示模块、信息处理模块(包含无人机集群显控模块)。可实现指挥员直接指挥控制无人机集群完成编队飞行和特定任务，能够远距离对多种机型实现测控，解决了指挥员间接指挥控制无人机集群的问题，提高了指挥指令下达的时效性和执行力。

Description

一种无人机集群指挥系统

技术领域

本发明涉及一种无人机集群指挥系统。

背景技术

现有的无人机集群控制方法或技术(如CN107643695B基于脑电的有人_无人机集群编队VR仿真方法及系统，其发明侧重于利用计算机运行仿真程序进行无人机集群的编队仿真，主要用于航空航天模拟场合。CN109669477A一种面向无人机集群的协同控制系统及控制方法，侧重于解决如何提高无人机集群内部协同和无人机集群作业能力)，他们的重点是如何解决无人机集群控制，未涉及指挥多厂商多种无人机集群、有人机和无人机集群的协同控制指挥方法和功能。无法提高无人机集群之间或是同有人机协同作战的能力。另外目前的无人机集群放飞形式是，指挥中心通过有线电话或无线对讲将飞行指令传达给无人机地面站操作人员，再经地面站操作人员通过地面站的硬件设备控制空中无人机集群完成相应航线或任务。以上方式缺点明细，一、时效性差，战机稍纵即逝，任务指令多层传达耗费时间；二、言不达意，通过有线电话或无线对讲，指挥员和操作员会出现言不达意的现象，很难有效执行指挥员的真实意图；三、缺乏全局态势，目前市场中的无人机集群指控控制系统，大多数是某一厂商内部多种机型完成集群，这与实战或演练中的多厂商多批次多架次大规模无人机集群，甚至无人机集群与有人机协同作战的需求相差甚远。

发明内容

发明目的：为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种无人机集群指挥系统，包括网络模块、语音识别模块、显示模块、信息处理模块；

其中，所述网络模块、语音识别模块、显示模块分别与信息处理模块连接；

所述网络模块连接雷达、红外、光测设备，将接收到的空勤信息传输至信息处理模块，所述空勤信息包括飞行器信息和气象信息；

所述网络模块连接无人机地面站，将接收到的无人机集群遥测信息传输至信息处理模块，并将无人机集群遥控指令传输至无人机地面站；

所述信息处理模块用于实现数据双向传输，包括：将无人机集群控制指令通过网络模块传输至无人机地面站；从网络模块中接收无人机集群遥测信息；

所述信息处理模块用于接收并识别语音控制指令。

所述信息处理模块包括无人机集群显控模块。

所述无人机集群显控模块提供集群编队样式库、集群任务样式库、集群机型样式库、地图样式库、语音控制指令库、通信协议库功能；

所述集群编队样式库，能够根据实际需求快速选择所需的集群编队样式，如三角形编队，梯形编队，一字型编队，人字形编队，矩形编队等，采用菜单式的选择方式提高了无人机集群编队样式可视化程度和降低了人工编队操作难度；

所述集群任务样式库，能够根据实际需求选择所需的集群任务样式，如单架或多架无人机在指定航线或区域执行盘旋、俯冲、爬高等机动飞行，单架或多架无人机在指定时间内执行投放红外干扰弹、电磁辐射弹或开启雷达干扰设备等，采用菜单式的选择方式提高了无人机集群任务样式可视化程度和降低了人工下达任务操作难度。

所述集群机型样式库，能够根据训练需求选择所需的集群机型样式，如单类型A型无人机，双类型A型和B型无人机，多类型A型、B型、C型等，采用菜单式的选择方式提高了无人机集群机型样式可视化程度和降低了人工输入机型的操作难度。

所述地图样式库，能够根据实际需求选择所需的地图样式，如平面地图、三维地图、卫星地图、等高线地形图等，采用菜单式的选择方式提高了地图样式可视化程度和提升了指挥员的空间感与全局意识。

所述语音控制指令库，能够根据实际需求选择所需的语音类型和指令。如国语、英语、俄语、法语等，控制指令有起飞、降落、俯冲、爬升、平飞、巡航等，提高人机交互的便捷性和操作性。

所述通信协议库，能够根据训练需求选择所需的通信协议。如，集群控制指挥系统与无人机地面站1的通信协议、与无人机地面站2的通信协议、与雷达设备的通信协议等，采用菜单式的选择方式，降低了通信对接的操作难度，提高设备架设连接部署的适应性，缩短调试时间。

所述显示模块用于显示无人机集群显控模块界面。

所述系统通过执行如下步骤实现语音识别：

步骤a1、语音识别模块开机工作；

步骤a2、语音识别模块获取用户身份信息；

步骤a3、语音识别模块识别用户身份信息，并根据用户身份信息开放相对应的用户使用权限；

步骤a4、语音识别模块获取用户语音信息；

步骤a5、语音识别模块识别用户语音信息，获取语音信息对应的第一控制指令；

步骤a6、语音识别模块将第一控制指令传输至信息处理模块，经与语音控制指令库中的控制指令对比，根据对比结果获得第二控制指令；

具体实现，语音识别模块获得到的第一控制指令“无人机爬高”，其中有“爬高”，并把“爬高”与语音控制指令库中“爬升”指令进行相似度的对比，获得第二控制指令“爬升”。

步骤a7、第二控制指令通过语音识别模块以声音或通过显示模块以文字、图形反馈，由用户确认后，获得第三控制指令；

具体实现，第二控制指令“爬升”经声音播报或文字、图形显示，由用户确认为“爬升”指令，获得第三控制指令“爬升”，若用户确认为“非爬升”指令，则重新进行获取用户语音信息。

步骤a8、第三控制指令传输至信息处理模块，再经解析和转换后，生成目标地面站对应的某型无人机的第四控制指令；

具体实现，第三控制指令“爬升”传输至信息处理模块中的无人机集群显控模块，经解析和转换后，生成目标地面站对应的某型无人机的第四无人机控制指令“EE BB 90 1122 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BB CC”

步骤a9、第四控制指令经通信协议库进行协议转换，生成第五控制指令。

具体实现，第四控制指令“EE BB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BBCC”，经通信协议库中事先选择的协议类型，进行协议转换，生成第五控制指令“AA BB EEBB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BB CC”。

步骤a10、第五控制指经网络模块、局域网或互联网传输至某型无人机地面站中的控制设备，控制无人机集群完成特定任务。

具体实现，第五控制指令“AA BB EE BB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AABB CC”经网络模块、局域网或互联网传输至地面站1#的控制设备。控制A型X架无人机在Y航线上执行三角形编队俯冲飞行任务。

所述系统通过执行如下步骤实现协同控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤b1、所述系统与无人机地面站建立通信连接；

步骤b2、从地面站中获取相关的无人机信息和状态；

步骤b3、所述系统与雷达、红外、光测设备建立通信连接；

步骤b4、获取雷达、红外、光测设备捕获的空中飞行器的空勤信息和气象信息；

步骤b5、根据任务计划结合空勤信息和气象信息，指派无人机集群样式和飞行任务；

步骤b6、根据两个以上无人机集群的空中飞行和地面准备的实时情况，空地协同，向无人机集群中的具体的单一或两架以上无人机分配具体的子任务；

步骤b7、无人机集群显控模块为两个以上无人机集群中的所有无人机生成协同控制指令；

步骤b8、将协同控制指令发送给特定目标的无人机地面站；

步骤b9、无人机集群显控模块接收无人机信息，并做数据处理，经解析、对比，以图形或文字形式通过显示模块显示；

步骤b10、根据无人机集群显控模块的状态显示，判别集群飞行任务是否需要动态调整，如果不需要调整则执行步骤b11，否则执行步骤b6；

步骤b11、根据无人机集群显控模块的状态显示，判别协同控制指令是否需要动态调整，如果不需要调整则执行步骤b12，否则执行步骤b7；

步骤b12、根据无人机集群显控模块的状态显示和实际状态，判别无人机集群飞行任务是否结束，如果结束则执行步骤b13，否则执行步骤b9；

步骤b13、任务结束，无人机集群显控模块自动记录保存所有数据。

有益效果：本发明从战训指挥角度出发，功能完善，更贴近无人机集群实战、实训。提升了指挥员对整个空勤态势的把握感，缩短了指挥员到某一无人机集群甚至单个无人机的控制流程和压缩了控制指令执行时间。指挥员可以在千里之外指挥控制无人机集群完成战术动作，提高了人员的安全性和战场生存能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1本发明系统功能模块信息交互图。

图2本发明系统语音识别方法流程示意图。

图3本发明系统协同控制方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种无人机集群指挥系统组成和功能模块信息交互关系，系统组成包括网络模块、语音识别模块、显示模块、信息处理模块(包含无人机集群显控模块)。网络模块通过局域网或互联网与若干套无人机地面站连接，双向传输遥控指令和遥测信息，同时网络模块通过局域网或互联网与雷达、红外、光测等设备连接，接收空勤、气象等信息。信息处理模块与网络模块连接，从网络模块中接收无人机集群遥测信息和向网络模块发送无人机集群遥控指令，并接收从网络模块中传输来的空勤、气象等信息。语音识别模块与信息处理模块连接，向信息处理模块传输语音控制指令。显示模块与信息处理模块连接，显示信息处理模块中的无人机集群显控模块界面供指挥人员监测和控制。无人机集群显控模块安装在信息处理模块中，通过运行软件和界面显示，实现人机交互，实现指挥员对空中无人机集群的指挥和控制。

如图2所示，本发明提供了一种无人机集群指挥系统语音识别方法，所述方法包括如下步骤：

1、语音识别模块开机工作；

2、语音识别模块硬件传感器获取用户身份信息；

3、语音识别模块软件识别用户身份信息，并根据身份信息开放相对应的用户使用权限；

4、语音识别模块硬件传感器获取用户语音信息；

5、语音识别模块软件识别语音信息，获取语音信息对应的第一控制指令；

6、语音识别模块将第一控制指令传输至信息处理模块，经与无人机集群显控模块中的语音控制指令库中的控制指令对比，根据对比结果获得第二控制指令；

具体实现，语音识别模块获得到的第一控制指令“无人机爬高”，其中有“爬高”，并把“爬高”与语音控制指令库中“爬升”指令进行相似度的对比，获得第二控制指令“爬升”。

7、第二控制指令通过语音识别模块以声音或显示模块以文字、图形反馈，由用户确认后，获得第三控制指令；

具体实现，第二控制指令“爬升”经声音播报或文字、图形显示，由用户确认为“爬升”指令，获得第三控制指令“爬升”。若用户确认为“非爬升”指令，则重新进行获取用户语音信息。

8、第三控制指令传输至信息处理模块中的无人机集群显控模块，再经解析和转换后，生成目标地面站对应的某型无人机的第四控制指令；

具体实现，第三控制指令“爬升”传输至信息处理模块中的无人机集群显控模块，经解析和转换后，生成目标地面站对应的某型无人机的第四无人机控制指令“EE BB 90 1122 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BB CC”

9、第四控制指令经无人机集群显控模块中的通信协议库进行协议转换，生成第五控制指令。

具体实现，第四控制指令“EE BB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BBCC”，经通信协议库中事先选择的协议类型，进行协议转换，生成第五控制指令“AA BB EEBB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AA BB CC”。

10、第五控制指令经网络模块、局域网或互联网传输至某型无人机地面站中的控制设备，控制无人机集群完成特定任务。

具体实现，第五控制指令“AA BB EE BB 90 11 22 33 44 55 66 77 88 99 00 AABB CC”经网络模块、局域网或互联网传输至地面站1#的控制设备。控制A型X架无人机在Y航线上执行三角形编队俯冲飞行任务。

如图3所示，本发明提供了一种无人机集群指挥系统协同控制方法，所述方法包括如下步骤：

1、无人机集群指挥系统与无人机地面站建立通信连接；

2、从地面站中获取相关的无人机信息和状态：如无人机的型号、编号、发动机状态、陀螺姿态、位置坐标、高度、速度、任务设备状态等信息；

3、无人机集群指挥系统与雷达、红外、光测等设备建立通信连接；

4、获取雷达、红外、光测等设备捕获空中飞行器(有人机或无人机等)空勤信息和气象信息等；

5、指挥员根据任务计划结合空勤信息和气象信息，指派无人机集群样式和飞行任务；

6、指挥员再根据两个以上无人机集群的空中飞行和地面准备的实时情况，空地协同，向无人机集群中的具体的单一或两架以上无人机分配具体的子任务；

7、无人机集群显控模块为两个以上无人机集群中的所有无人机生成协同控制指令；

8、通过互联网或局域网将协同控制指令发送给特定目标的无人机地面站；

9、无人机集群显控模块接收来自局域网或互联网中的无人机信息，并做数据处理。经解析、对比，以图形或文字形式通过显示模块显示，供指挥员监视和决策；

10、指挥员根据无人机集群显控模块的状态显示，判别集群飞行任务是否需要动态调整，若不需要调整则执行步骤11，若需要调整则执行步骤6，具体到，某一无人机集群或单个无人机故障，新增飞行科目或无人机数量等情况；

11、指挥员根据无人机集群显控模块的状态显示，判别协同控制指令是否需要动态调整，若不需要调整则执行步骤12，若需要调整则执行步骤7，具体到，飞行任务变更，需要改变当前的集群飞行编队航线、航向、高度、速度、任务等情况；

12、指挥员根据无人机集群显控模块的状态显示和实际状态，判别无人机集群飞行任务是否结束，若结束则执行步骤13，若未结束则执行步骤9；

13、任务结束，无人机集群显控模块自动记录保存所有数据，以备后期调阅分析。

本发明提供了一种无人机集群指挥系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种无人机集群指挥系统，其特征在于，包括网络模块、语音识别模块、显示模块、信息处理模块；

其中，所述网络模块、语音识别模块、显示模块分别与信息处理模块连接；

所述网络模块连接雷达、红外、光测设备，将接收到的空勤信息传输至信息处理模块，所述空勤信息包括飞行器信息和气象信息；

所述网络模块连接无人机地面站，将接收到的无人机集群遥测信息传输至信息处理模块，并将无人机集群遥控指令传输至无人机地面站；

所述信息处理模块用于实现数据双向传输，包括：将无人机集群控制指令通过网络模块传输至无人机地面站；从网络模块中接收无人机集群遥测信息；

所述信息处理模块用于接收并识别语音控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种无人机集群指挥系统，其特征在于，所述信息处理模块包括无人机集群显控模块。

3.根据权利要求2所述的一种无人机集群指挥系统，其特征在于，所述无人机集群显控模块提供集群编队样式库、集群任务样式库、集群机型样式库、地图样式库、语音控制指令库、通信协议库功能；

所述集群编队样式库，能够根据实际需求快速选择所需的集群编队样式；

所述集群任务样式库，能够根据实际需求选择所需的集群任务样式；

所述集群机型样式库，能够根据实际需求选择所需的集群机型样式；

所述地图样式库，能够根据实际需求选择所需的地图样式；

所述语音控制指令库，能够根据实际需求选择所需的语音类型和指令；

所述通信协议库，能够根据实际需求选择所需的通信协议。

4.根据权利要求3所述的一种无人机集群指挥系统，其特征在于，所述显示模块用于显示无人机集群显控模块界面。

5.根据权利要求4所述的一种无人机集群指挥系统，其特征在于，所述系统通过执行如下步骤实现语音识别：

步骤a1、语音识别模块开机工作；

步骤a2、语音识别模块获取用户身份信息；

步骤a3、语音识别模块识别用户身份信息，并根据用户身份信息开放相对应的用户使用权限；

步骤a4、语音识别模块获取用户语音信息；

步骤a5、语音识别模块识别用户语音信息，获取语音信息对应的第一控制指令；

步骤a6、语音识别模块将第一控制指令传输至信息处理模块，经与语音控制指令库中的控制指令对比，根据对比结果获得第二控制指令；

步骤a7、第二控制指令通过语音识别模块以声音或通过显示模块以文字、图形反馈，由用户确认后，获得第三控制指令；

步骤a8、第三控制指令传输至信息处理模块，再经解析和转换后，生成目标地面站对应的无人机的第四控制指令；

步骤a9、第四控制指令经通信协议库进行协议转换，生成第五控制指令；

步骤a10、第五控制指经网络模块、局域网或互联网传输至无人机地面站中的控制设备，控制无人机集群完成特定任务。

6.根据权利要求5所述的一种无人机集群指挥系统，其特征在于，所述系统通过执行如下步骤实现协同控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤b1、所述系统与无人机地面站建立通信连接；

步骤b2、从地面站中获取相关的无人机信息和状态；

步骤b3、所述系统与雷达、红外、光测设备建立通信连接；

步骤b4、获取雷达、红外、光测设备捕获的空中飞行器的空勤信息和气象信息；

步骤b5、根据任务计划结合空勤信息和气象信息，指派无人机集群样式和飞行任务；

步骤b6、根据两个以上无人机集群的空中飞行和地面准备的实时情况，空地协同，向无人机集群中的具体的单一或两架以上无人机分配具体的子任务；

步骤b7、无人机集群显控模块为两个以上无人机集群中的所有无人机生成协同控制指令；

步骤b8、将协同控制指令发送给特定目标的无人机地面站；

步骤b9、无人机集群显控模块接收无人机信息，并做数据处理，经解析、对比，以图形或文字形式通过显示模块显示；

步骤b10、根据无人机集群显控模块的状态显示，判别集群飞行任务是否需要动态调整，如果不需要调整则执行步骤b11，否则执行步骤b6；

步骤b11、根据无人机集群显控模块的状态显示，判别协同控制指令是否需要动态调整，如果不需要调整则执行步骤b12，否则执行步骤b7；

步骤b12、根据无人机集群显控模块的状态显示和实际状态，判别无人机集群飞行任务是否结束，如果结束则执行步骤b13，否则执行步骤b9；

步骤b13、任务结束，无人机集群显控模块自动记录保存所有数据。

Images