CN117176240B - 多无人机配合的遥感勘察系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机勘察技术领域，公开了一种多无人机配合的遥感勘察系统，包括多个无人机，地面控制端，通过雷达系统连接至多个无人机，且地面控制端被配置成：将多个无人机中的一个设定为主控节点，将其它的无人机设置为辅助节点，以主控节点为核心构建一个处理模块，处理模块用于获取多个辅助节点中的每一个雷达信号，并得到信号质量的模拟值，评估模块用于根据模拟值来获取辅助节点通信质量的标识符和模拟值，且当辅助节点的模拟值低于对应的设定值时，则将该辅助节点的控制由主控节点切换至地面控制端。本申请提供了一种多无人机相互配合的勘察技术,相比于传统中的单个无人机采集,多无人机对测定区域进行规划,可以一次完成测定,效率更高。

Description

多无人机配合的遥感勘察系统

技术领域

本发明涉及无人机勘察技术领域，特别是涉及一种多无人机配合的遥感勘察系统。

背景技术

传统技术中在无人机进行遥感勘察时，需要在勘察区域使得无人机进行来回飞行从而获得整个区域的遥感数据，这就需要无人机进行飞行时，要严格确定无人机的规划飞行路径，一旦规划飞行路径出现偏差，就可能导致遥感数据采集不全的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多无人机配合的遥感勘察系统。

发明采用的技术方案如下：

多无人机配合的遥感勘察系统，包括：

多个无人机，多个无人机之间通过雷达组网通信；

地面控制端，通过雷达系统连接至多个无人机，且所述地面控制端被配置成：将多个无人机中的一个设定为主控节点，将其它的无人机设置为以主控节点为参照的辅助节点，且以所述主控节点的主雷达模块与辅助节点的辅雷达模块进行组网，并通过主控节点为核心来控制其它的辅助节点；

以主控节点为核心构建一个处理模块，所述处理模块用于获取多个辅助节点中的每一个无人机的雷达信号，将雷达信号经过处理模块进行处理后，得到每一辅助节点的通信强弱情况，并基于通信强弱情况转换为信号质量的模拟值，基于所述模拟值对应形成一个表示通信质量的标识符；

评估模块，用于根据所述模拟值来获取辅助节点以主控节点为核心时的通信质量的标识符以及通信质量的模拟值，且当辅助节点的通信质量的模拟值低于对应的设定值时，则将该辅助节点的控制由主控节点切换至地面控制端，所述地面控制端测算出该辅助节点偏离主控节点的距离，基于所述距离来控制该辅助节点再次进入至主控节点的通信质量设定值的接收范围。

进一步地，所述地面控制端设置有一飞行规划预测模型，用于根据获取多个无人机中每一个无人机的规划飞行路径来进行飞行轨迹预测，通过飞行轨迹预测来判断多个规划飞行路径在多个目标节点之间的模拟距离，通过所述模拟距离来设定无人机为主控节点还是辅助节点。

进一步地，将多个无人机中的一个设定为主控节点，将其它的无人机设置为以主控节点为参照的辅助节点的方法为：

获取多个无人机中的每一个无人机的规划飞行路径，根据规划飞行路径的设定来设定每一个无人机的初始化配置信号，并将每一个所述初始化配置信号发送至对应的无人机，当无人机接收到初始化配置信号时，对初始化配置信号进行解析，并获取初始化配置信号中所包含的初始化操作的配置信息，所述无人机基于对应的配置信息来调用内置的控制程序进行初始化操作，并在控制程序中写入配置参数以及节点信息，以形成主控节点或者辅助节点。

进一步地，所述主控节点耦合至无人机内设置的主雷达模块，并将所述主雷达模块配置成：

雷达通信单元，具有多个第一接收器和一个第二接收器，其中多个第一接收器用于与辅助节点对应的辅助雷达模块进行配对后通信，获取辅助节点的雷达信号，所述第二接收器用于接收干扰信号；

控制器，其被配置成控制多个第一接收器，并使得多个第一接收器在第一模式下接收辅助节点的雷达信号；

其中，所述控制器还被配置成基于地面接收端的控制信号来接入和断开多个第一接收器的接收控制。

进一步地，所述主控节点耦合至无人机内置的信号调理模型；

所述信号调理模型用于接收第一接收器获取辅助节点的雷达信号和第二接收器接收的干扰信号；

获取所述干扰信号的频谱，对所述频谱进行分析以确定频谱重复间隔值，根据频谱重复的间隔值求平均并剔除异常频谱后对所述干扰信号进行修正，根据修正的干扰信号对接收的雷达信号进行修正调制。

进一步地，所述处理模块具有：

配置单元，其被配置成根据距离来在频谱模型中形成雷达信号的标准频谱；

检测单元，其被配置成以时间作为参照轴，将以确定的距离下得到的雷达信号对应的实时频谱与以所述距离生成的标准频谱输入至检测单元中进行连续检测，以判断连接时间内所述实时频谱的衰减情况，并以标准频谱作为对照得到衰减值，以所述衰减值来标识每一辅助节点的通信强弱情况，并以所述衰减值得到信号质量的模拟值；

质量标识符生成单元，用于根据模拟值加载设定的标识库以选择模拟值对应的表示通信质量的标识符。

进一步地，所述检测单元中具有追踪单元，所述追踪单元被配置成在确定的距离和时间下，将当前所述实时频谱与参照轴中所述实时频谱对应的历史距离和历史时间的实时频谱进行连续性比较，以得到当前实时频谱相对于历史时刻的记录的实时频谱的偏离值，根据所述偏离值来判断衰减情况。

进一步地，所述实时频谱在以时间作为参照轴输入至检测单元中时，还包括对应雷达信号对应的时域波形、雷达中心频率、脉宽和带宽。

进一步地，所述标识库中设置有通信质量的标识符，所述标识符以模拟值设定范围而设置。

进一步地，所述追踪单元与记录单元连接，记录单元用于根据时间时序来记载确定的距离和时间下的实时频谱、偏离值以及衰减状况，偏离值以及衰减状况对应实时频谱得到。

本申请提供了多无人机相互配合的勘察技术，通过在勘察区域规划每一无人机的规划飞行路径，并通过根据每一无人机的规划飞行路径进行模拟预测，以确定一个无人机作为主控节点，且该主控节点的通讯距离能够覆盖其它无人机，将其它无人机设置成辅助节点，在进行勘察时，通过主控节点与辅助节点进行实时通信，获取主控节点与每一个辅助节点的雷达信号的强弱，获得辅助节点的通信质量，并保持每一个无人机的通信质量的模拟值在对应的设定值范围内，以保证辅助节点具有与主控节点良好的通信能力，并通过主控节点作为辅助节点的控制端，只需要对主控节点进行控制即可。本申请提供了一种多无人机相互配合的勘察技术,相比于传统中的单个无人机采集,多无人机对测定区域进行规划,可以一次完成测定,效率更高。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1为本发明的框架原理图；

图2为本发明中主雷达模块的框架原理图；

图3为本发明中处理模块的框架原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图3，当以雷达作为无人机的通信时，雷达连接的稳定性非常重要。由于无人机所使用的雷达在设定范围内具有良好的通信能力，一旦超出设定范围，通信能力存在因外界的干扰而降低，导致通信连接失败，也会导致通信的延迟和时延情况发生，因此会对总体系统性能产生影响，从而影响用户的体验。

在本申请中，为了建立良好的通信，首先，所述地面控制端设置有一飞行规划预测模型，用于根据获取的多个无人机中的每一个无人机的规划飞行路径进行飞行轨迹预测，通过飞行轨迹预测判断多个规划飞行路径在多个目标节点之间的模拟距离，通过所述模拟距离来设定无人机为主控节点还是辅助节点。

在上述中，通过在勘察区域规划每一无人机的规划飞行路径，并根据每一无人机的规划飞行路径进行模拟预测，以确定一个无人机作为主控节点，且该主控节点的通讯距离能够覆盖其它无人机，将其它无人机设置成辅助节点，在进行勘察时，通过主控节点与辅助节点进行实时通信，获取主控节点与每一个辅助节点的雷达信号的强弱，获得辅助节点的通信质量，并保持每一个无人机的通信质量的模拟值在对应的设定值范围内，以保证辅助节点具有与主控节点良好的通信能力，并通过主控节点作为辅助节点的控制端，只需要对主控节点进行控制即可。由于上述已经提及到的，主控节点和辅助节点在进行雷达通信时，是受到通信设定范围的约束，当辅助节点的无人机规划飞行路径超出与主控节点的无人机的通信范围时，可能会因为外界的干扰而使得通信出现中断或者延迟，尤其在嘈杂或者具有通信屏蔽环境中，且不可避免的存在这种现象，由于辅助节点的无人机是按照设定的规划路线进行飞行，飞行规划路线并非为一成不变的，可能会因为飞行规划路线存在一些物理障碍，而无人机识别出物理障碍后，会自动的调整飞行路线，绕过障碍物，其中比如建筑物、山地、树木等因素导致飞行路线会可能出现动态地变化，由于辅助节点的无人机存在的飞行路线的动态变化，并不能保障辅助节点的无人机始终位于主控节点的无人机设定的通信范围内，因此还需要所述地面控制端测算出该辅助节点偏离主控节点的距离，基于所述距离来控制该辅助节点再次进入至主控节点的通信质量设定值的接收范围。

参照图1，本申请提供了一种多无人机配合的遥感勘察系统，包括多个无人机，多个无人机之间通过雷达组网通信，地面控制端通过雷达系统连接至多个无人机，且所述地面控制端被配置成：将多个无人机中的一个无人机设定为主控节点，将其它的无人机设置为以主控节点为参照的辅助节点，且以所述主控节点的主雷达模块与辅助节点的辅雷达模块进行组网，并通过主控节点为核心来控制其它的辅助节点；以主控节点为核心构建一个处理模块，所述处理模块用于获取多个辅助节点中的每一个的雷达信号，将雷达信号经过处理模块进行处理后，得到每一辅助节点的通信强弱情况，并基于通信强弱情况转换为信号质量的模拟值，基于所述模拟值对应的形成一个表示通信质量的标识符；评估模块用于根据所述模拟值来获取辅助节点以主控节点为核心时的通信质量的标识符以及通信质量的模拟值，且当辅助节点的通信质量的模拟值低于对应的设定值时，则将该辅助节点的控制由主控节点切换至地面控制端，所述地面控制端测算出该辅助节点偏离主控节点的距离，基于所述距离来控制该辅助节点再次进入至主控节点的通信质量设定值的接收范围。

在上述中，地面控制端同时只能单一的对多个无人机中的一个或者少数几个进行操控，因此在多无人机配合进行遥感勘察时，本申请首先要确定一个能够作为主控节点的无人机，且主控节点的无人机的通讯距离能够覆盖其它无人机，以便能够与辅助节点的无人机进行良好的通信，并控制辅助节点的无人机按照设定的规划路线进行飞行。

在上述中，主控节点的确定是通过飞行规划预测模型来确定，飞行规划预测模型用于根据获取的多个无人机中每一个的规划飞行路径来进行飞行轨迹预测，通过飞行轨迹预测来判断多个规划飞行路径在多个目标节点之间的模拟距离，通过所述模拟距离来设定无人机为主控节点还是辅助节点。需要解释的是，飞行规划预测模型通过模拟距离的判断，以得到能够将其它无人机在通信范围进行全覆盖的一个无人机，一般以最中心的无人机确定为主控节点，但并非最中心的无人机一定是主控节点，要通过对多个规划飞行路径进行飞行轨迹预测，确定在大部分飞行轨迹中最中心的那一个。出现这种状况的主要原因在于，对于不太大的勘察区域，由于地理环境、建筑布局的不同，规划飞行路径并非为直线飞行，因此就会出现开始时，是一个规划飞行路径位于多个多个规划飞行路的最中心位置，随着飞行的变化，有可能出现边缘化。

在上述中，主控节点和辅助节点的配置如下：获取多个无人机中每一个无人机的规划飞行路径，根据规划飞行路径的设定来设定每一个无人机的初始化配置信号，并将每一个所述初始化配置信号发送至对应的无人机，当无人机接收到初始化配置信号时，对初始化配置信号进行解析，并获取初始化配置信号中所包含的初始化操作的配置信息，所述无人机基于对应的配置信息来调用内置的控制程序进行初始化操作，并在控制程序中写入配置参数以及节点信息，以形成主控节点或者辅助节点。

在上述中，所述主控节点耦合至无人机内设置的主雷达模块，并将所述主雷达模块配置成：雷达通信单元，具有多个第一接收器和一个第二接收器，其中多个第一接收器用于与辅助节点对应的辅助雷达模块进行配对后通信，获取辅助节点的雷达信号，所述第二接收器用于接收干扰信号；控制器，其被配置成控制多个第一接收器，并使得多个第一接收器在第一模式下接收辅助节点的雷达信号；其中，所述控制器还被配置成基于地面接收端的控制信号来接入和断开多个第一接收器的接收控制。在一些实施例中，每一个第一接收器是对应的与一个辅助节点的辅助雷达模块进行通信的，并设置有对应的匹配码，因此每一个第一接收器只能接收对应的辅助雷达模块的雷达信号，这样，就不会导致雷达信号串扰的问题。

在上述中，所述主控节点耦合至无人机内置的信号调理模型；所述信号调理模型用于接收第一接收器获取辅助节点的雷达信号和第二接收器接收的干扰信号；获取所述干扰信号的频谱，对所述频谱进行分析以确定频谱重复间隔值，根据频谱重复的间隔值求平均并剔除异常频谱后，对所述干扰信号进行修正，根据修正的干扰信号对接收的雷达信号进行修正调制。

进一步地，所述处理模块具有：配置单元，其被配置成根据距离来在频谱模型中形成雷达信号的标准频谱；检测单元，其被配置成以时间作为参照轴，将确定的距离下得到的雷达信号对应的实时频谱与以所述距离生成的标准频谱均输入至检测单元中进行连续检测，以判断连续的时间内所述实时频谱的衰减情况，并以标准频谱作为对照得到衰减值，以所述衰减值来标识每一辅助节点的通信强弱情况，并以所述衰减值得到信号质量的模拟值；质量标识符生成单元，用于根据模拟值加载设定的标识库以选择模拟值对应的表示通信质量的标识符。在一些实施例中，由于辅助节点与主控节点之间的距离并不一致，因此配置单元是根据每一个辅助节点与主控节点之间的距离来对应的形成雷达信号的标准频谱，也就是一个雷达信号的标准频谱是以距离为基准来形成的，其中，距离可以通过主控节点与辅助节点进行雷达测距得到，标准频谱是剔除了信号干扰下形成的频谱，实时频谱与标准频谱按照频谱之间的间隔值进行比对时，就可以得到在每一个时间节点下所述实时频谱的衰减情况，并以标准频谱作为对照得到衰减值。

进一步地，所述检测单元中具有追踪单元，所述追踪单元被配置成在确定的距离和时间下将当前所述实时频谱与参照轴中所述实时频谱对应的历史距离和历史时间的实时频谱进行连续性比较，以得到当前实时频谱相对于历史时刻的记录的实时频谱的偏离值，根据所述偏离值来判断衰减情况。在一些实施例中，当前时刻可以理解为第一时刻，历史时间可以理解为第一时刻之前的且与第一时刻连续的时刻。

进一步地，所述实时频谱在以时间作为参照轴输入至检测单元中时，还包括对应雷达信号对应的时域波形、雷达中心频率、脉宽和带宽。

进一步地，所述标识库中设置有通信质量的标识符，所述标识符以模拟值设定范围而设置。

进一步地，所述追踪单元与记录单元连接，记录单元用于根据时间时序来记载确定的距离和时间下的实时频谱、偏离值以及衰减状况，偏离值以及衰减状况对应实时频谱得到。

本发明采用了将多个无人机进行组网后，选择一个无人机作为主控节点，然后以主控节点为核心来控制辅助节点的飞行路线。其中，主控节点作为控制核心是在主控节点和辅助节点进行初始化操作时，通过控制程序配置形成的，其中，控制程序在进行初始化操作时，形成了一个耦合至无人机中设置的控制器的控制单元，其中，主控节点的控制单元是通过地面控制端进行控制的，主控节点的控制单元具有两方面的作用，第一，同时获取主控节点的实时飞行路线和辅助节点的实时飞行路线；第二，耦合至主控节点的处理模块，用于获取辅助节点的信号质量的模拟值以及表示通信质量的标识符。并对应的将上述得到的信息全部传递至地面控制端，地面控制端测算出辅助节点偏离主控节点的距离，基于所述距离来控制该辅助节点再次进入至主控节点的通信质量设定值的接收范围。

在本说明书中，已经依据选定的细节集合而呈现示例实施例。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以实践包括这些细节的不同选定集合的许多其它示例实施例。希望所附权利要求书涵盖所有可能的示例实施例。

Claims (8)

1.多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，包括多个无人机，多个无人机之间通过雷达组网通信，

地面控制端，通过雷达系统连接至多个无人机，且所述地面控制端被配置成：将多个无人机中的一个设定为主控节点，将其他的无人机设置为以主控节点为参照的辅助节点，且以所述主控节点的主雷达模块与辅助节点的辅雷达模块进行组网，并通过主控节点为核心来控制其他的辅助节点；

以主控节点为核心构建一个处理模块，所述处理模块用于获取多个辅助节点中的每一个的雷达信号，将雷达信号经过处理模块进行处理后得到每一辅助节点的通信强弱情况，并基于通信强弱情况转换为信号质量的模拟值，基于所述模拟值对应的形成一个表示通信质量的标识符；

评估模块，用于根据所述模拟值来获取辅助节点以主控节点为核心时的通信质量的标识符以及通信质量的模拟值，且当辅助节点的通信质量的模拟值低于对应的设定值时，则将该辅助节点的控制由主控节点切换至地面控制端，所述地面控制端测算出该辅助节点偏离主控节点的距离，基于所述距离来控制该辅助节点再次进入至主控节点的通信质量设定值的接收范围；

所述地面控制端设置有一飞行规划预测模型，用于根据获取的多个无人机中的每一个的规划飞行路径来进行飞行轨迹预测，通过飞行轨迹预测来判断多个规划飞行路径在多个目标节点之间的模拟距离，通过所述模拟距离来设定无人机为主控节点还是辅助节点；

多个无人机中的一个设定为主控节点，将其他的无人机设置为以主控节点为参照的辅助节点的方法为：

获取多个无人机中的每一个的规划飞行路径，根据规划飞行路径的设定来设定每一个无人机的初始化配置信号，并将每一个所述初始化配置信号发送至对应的无人机，当无人机接收到初始化配置信号时，对初始化配置信号进行解析并获取始化配置信号中所包含的初始化操作的配置信息，所述无人机基于对应的配置信息来调用内置的控制程序进行初始化操作，并在控制程序中写入配置参数以及节点信息，以形成主控节点或者辅助节点。

2.根据权利要求1所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述主控节点耦合至无人机内设置的主雷达模块，并将所述主雷达模块配置成：

雷达通信单元，具有多个第一接收器和一个第二接收器，其中多个第一接收器用于与辅助节点对应的辅助雷达模块进行配对后通信，获取辅助节点的雷达信号，所述第二接收器用于接收干扰信号；

控制器，其被配置成控制多个第一接收器，并使得多个第一接收器在第一模式下接收辅助节点的雷达信号；

其中，所述控制器还被配置成基于地面接收端的控制信号来接入和断开多个第一接收器的接收控制。

3.根据权利要求2所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述主控节点耦合至无人机内置的信号调理模型；

所述信号调理模型用于接收的第一接收器获取辅助节点的雷达信号和第二接收器接收的干扰信号；

获取所述干扰信号的频谱，对所述频谱进行分析以确定频谱重复间隔值，根据频谱重复的间隔值求平均并剔除异常频谱后对所述干扰信号进行修正，根据修正的干扰信号对接收的雷达信号进行修正调制。

4.根据权利要求1所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述处理模块具有：

配置单元，其被配置成根据距离来在频谱模型中形成雷达信号的标准频谱；

检测单元，其被配置成以时间作为参照轴，将确定的距离下得到的雷达信号对应的实时频谱与以所述距离生成的标准频谱进输入至检测单元中进行连续检测，以判断基于时间的持续时所述实时频谱的衰减情况，并以标准频谱作为对照得到衰减值，以所述衰减值来标识每一辅助节点的通信强弱情况，并以所述衰减值得到信号质量的模拟值；

质量标识符生成单元，用于根据模拟值加载设定的标识库以选择模拟值对应的表示通信质量的标识符。

5.根据权利要求4所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述检测单元中具有追踪单元，所述追踪单元被配置成在确定的距离和时间下将当前所述实时频谱与参照轴中所述实时频谱对应的历史距离和历史时间的实时频谱进行连续性比较，以得到当前实时频谱相对于历史时刻的记录的实时频谱的偏离值，根据所述偏离值来判断衰减情况。

6.根据权利要求4所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述实时频谱在以时间作为参照轴输入至检测单元中时，还包括对应雷达信号对应的时域波形、雷达中心频率、脉宽和带宽。

7.根据权利要求4所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述标识库中设置有以模拟值设定范围而设置的通信质量的标识符。

8.根据权利要求5所述的多无人机配合的遥感勘察系统，其特征在于，所述追踪单元与记录单元连接，记录单元用于根据时间时序来记载 确定的距离和时间下实时频谱、以及实时频谱对应得到的偏离值以及衰减状况。