CN213957900U - 一种无人机协同控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机协同控制系统，包括：至少两台飞行器，飞行器上均设置有控制模块、第一通信模块、距离检测模块以及差分定位移动站，控制模块分别与第一通信模块、距离检测模块以及差分定位移动站电性连接，不同飞行器的第一通信模块之间能够通信连接；差分定位地面站，差分定位地面站与差分定位移动站通信连接。差分定位移动站与差分定位地面站接收卫星坐标信息并且两者通信连接以进行差分定位，进而获取更加准确的定位信息，同时飞行器上设置有距离检测模块，以能够检测与其他飞行器之间的距离信息，控制模块根据定位信息和距离信息控制飞行器飞行，降低飞行器之间发生碰撞的几率，有利于提高可靠性。

Description

一种无人机协同控制系统

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，特别涉及具有一种无人机协同控制系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，由于无人机具有灵活、效率高等优点，无人机被广泛应用在航拍、植保作业、交通检测等不同领域中，以独特的优势完成不同任务。在执行复杂任务时，通常需要多台无人机协同工作，以满足使用需求。

现有技术中，多台无人机协同工作时，每台无人机通过GPS获取自身的定位信息并且与其他无人机通信共享，以此每台无人机都能获得全部无人机的定位信息，从而能够避免无人机之间发生碰撞保持安全距离。

然而，通过GPS获取定位信息，存在精度较低差、定位信息更新出现延迟等问题，GPS定位在误差为10米左右已经算是高精度定位，但是对于无人机而言，10米的误差导致无人机之间仍然存在相互碰撞的危险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种无人机协同控制系统，飞行器通过差分定位获取准确的定位信息，同时飞行器通过距离检测模块获知与其他飞行器之间的距离信息，两者结合降低飞行器之间碰撞的可能性。

根据本实用新型的一种无人机协同控制系统，包括：至少两台飞行器，所述飞行器上均设置有控制模块、第一通信模块、距离检测模块以及差分定位移动站，所述控制模块分别与所述第一通信模块、距离检测模块以及所述差分定位移动站电性连接，不同所述飞行器的所述第一通信模块之间能够通信连接；差分定位地面站，所述差分定位地面站与所述差分定位移动站通信连接。

根据本实用新型实施例的一种无人机协同控制系统，至少具有如下有益效果：飞行器通过通信模块相互之间共享定位信息，通过在飞行器上设置有差分定位移动站，并且在地面上设置有差分定位地面站，差分定位移动站与差分定位地面站接收卫星坐标信息并且两者通信连接以进行差分定位，进而获取更加准确的定位信息，有利于减少定位误差。同时飞行器上设置有距离检测模块，以能够实时检测与其他飞行器之间的距离信息，能够辅助修正定位信息，进一步提高定位信息的准确度，并且能够应对卫星坐标信息更新出现延迟的情况，控制模块根据定位信息和距离信息控制飞行器飞行，降低飞行器之间发生碰撞的几率，有利于提高可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述距离检测模块包括与所述控制模块电性连接的至少一个超声波测距传感器和/或至少一个激光测距传感器。

根据本实用新型的一些实施例，还包括地面控制装置，所述地面控制装置设置有操控模块以及第二通信模块，所述飞行器上设置有与所述控制模块电性连接的第三通信模块，所述第二通信模块能够与所述第三通信模块通信连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述地面控制装置设置有通信目标选择模块，所述操控模块通过所述通信目标选择模块与所述第二通信模块电性连接，所述通信目标选择模块能够控制所述第二通信模块选择与不同的所述第三通信模块通信连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述通信目标选择模块包括频率调节单元，所述操控模块通过所述频率调节单元与所述第二通信模块电性连接，所述飞行器上设置有滤波单元，所述第三通信模块通过所述滤波单元与所述控制模块电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞行器上设置有与所述控制模块电性连接的拍摄模块，所述地面控制装置设置有与所述第二通信模块电性连接的显示模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞行器上还设置有与所述控制模块电性连接的飞行检测模块，所述飞行检测模块能够检测所述飞行器的飞行状态信息。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞行检测模块包括与所述控制模块电性连接的陀螺仪和/或磁罗盘和/或加速度计和/或气压计。

根据本实用新型的一些实施例，所述飞行器上设置有环境检测模块，所述控制模块与所述环境检测模块电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述环境检测模块包括风速传感器和/或温度传感器。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型其中一种实施例的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型实施例的一种无人机协同控制系统，包括：至少两台飞行器100，飞行器100上均设置有控制模块110、第一通信模块120、距离检测模块130以及差分定位移动站140，控制模块110分别与第一通信模块120、距离检测模块130以及差分定位移动站140电性连接，不同飞行器100的第一通信模块120之间能够通信连接；差分定位地面站200，差分定位地面站200与差分定位移动站140通信连接。

飞行器100通过通信模块相互之间共享定位信息，通过在飞行器100上设置有差分定位移动站140，并且在地面上设置有差分定位地面站200，差分定位移动站140与差分定位地面站200接收卫星坐标信息并且两者通信连接以进行差分定位，进而获取更加准确的定位信息，有利于减少定位误差。同时飞行器100上设置有距离检测模块130，以能够实时检测与其他飞行器100之间的距离信息，能够辅助修正定位信息，进一步提高定位信息的准确度，并且能够应对卫星坐标信息更新出现延迟的情况，控制模块110根据定位信息和距离信息控制飞行器100飞行，降低飞行器100之间发生碰撞的几率，有利于提高可靠性。

差分定位地面站200发送载波相位信号和自身坐标信号至差分定位移动站140，差分定位移动站140接收卫星的载波相位信号和来自于差分定位地面站200的信号，组成相位差分观测值进行处理，实现差分定位的效果，以此，差分定位移动站140能够产生更加精准的位置信息。差分定位移动站140可以是包括GPS芯片、GPS天线以及通信天线的实施方式，以接收差分定位地面站200发送的信号以及GPS卫星的信号。差分定位地面站200可以是包括GPS芯片、GPS天线以及通信天线的实施方式，以获取自身的坐标信息，产生并发送载波相位信号和自身坐标信号至差分定位移动站140。

控制模块110可以是包括单片机、嵌入式芯片等具有控制功能的器件。第一通信模块120可以是包括蓝牙芯片、WIFI芯片等能够进行无线通信的器件。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，距离检测模块130包括与控制模块110电性连接的至少一个超声波测距传感器131和/或至少一个激光测距传感器132。

超声波测距传感器131具有方向性好、穿透能力强等优点，能够适应雾霾等环境。激光测距传感器132具有检测速度快，检测精度高等优点。优选飞行器100上同时设置有超声波测距传感器131和激光测距传感器132，以能够适应不同的使用环境，并且超声波测距传感器131和激光测距传感器132均有四个，分别设置在飞行器100的四周。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，包括地面控制装置300，地面控制装置300设置有操控模块310以及第二通信模块320，飞行器100上设置有与控制模块110电性连接的第三通信模块150，第二通信模块320能够与第三通信模块150通信连接。

多个飞行器100除了按照预先设定的路线协同飞行执行任务外，在某些使用情况下，需要操控人员进行实时操控飞行。对此，地面控制装置300设置有操控模块310以及第二通信模块320，使得操控人员能够通过操控给模块产生操控信号并经过第二通信模块320发送，第三通信模块150接收操控信号传输至控制模块110，进而控制模块110根据操控信号调节飞行器100飞行，实现远程实时操控的效果。

操控模块310可以是摇杆组、按键组等器件的实施方式。第二通信模块320与第三通信模块150可以是包括ZigBee芯片、WBEE芯片等适合远距离无线通信的芯片或者常用的无线通信电路。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，地面控制装置300设置有通信目标选择模块330，操控模块310通过通信目标选择模块330与第二通信模块320电性连接，通信目标选择模块330能够控制第二通信模块320选择与不同的第三通信模块150通信连接。

多台飞行器100飞行过程中，在某些情况下需要对某个特定的飞行器100进行单独控制。对此，地面控制装置300设置有通信目标选择模块330，使得操控人员能够通过操控模块310控制通信目标选择模块330选择不同的通信目标，进而控制第二通信模块320与不同飞行器100上的第三通信模块150进行通信，以此实现对单独飞行器100进行控制的效果，满足使用需求。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，通信目标选择模块330包括频率调节单元331，操控模块310通过频率调节单元331与第二通信模块320电性连接，飞行器100上设置有滤波单元160，第三通信模块150通过滤波单元160与控制模块110电性连接。

操控模块310通过频率调节单元331控制第二通信模块320发送的无线信号频率，令无线信号的频率与目标通信飞行器100上的滤波单元160的通频带匹配，进而使得目标通信飞行器100能够在滤波后获得控制信号，执行相应动作，实现单独对飞行器100进行控制的效果。使用频率调节单元331以及滤波单元160，结构简单，便于实施。

频率调节单元331可以是为常用的调频电路，滤波单元160可以是为常用的滤波电路。

目标选择模块330还可以是包括编码器的实施方式，操控模块310通过编码器与第二通信模块320电性连接，飞行器100上设置有解码器，第三通信模块150通过解码器与控制模块110电性连接，以此，操控模块310产生的操控信号，通过编码器根据目标解码器特征进行编码后发送，使得只有目标飞行器100的解码器解码后能获得操控信号执行，实现对单独飞行器100进行控制的目的。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，飞行器100上设置有与控制模块110电性连接的拍摄模块170，地面控制装置300设置有与第二通信模块320电性连接的显示模块340。

飞行器100上的拍摄模块170讲拍摄图像信息传输至控制模块110，控制模块110通过第三通信模块150讲图像信息发送至第二通信模块320，使得显示模块340能够从第二通信模块320获取图像信息进行显示，以此，操控人员能够在地面观察各个飞行器100拍摄的画面，以方便操控飞行器100执行相应任务，令使用更加便捷。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，飞行器100上还设置有与控制模块110电性连接的飞行检测模块180，飞行检测模块180能够检测飞行器100的飞行状态信息。

通过设置有飞行检测模块180检测飞行器100的飞行信息，令控制模块110能够获知当前的飞行状态，进而调整飞行器100的飞行动作，以令飞行更加稳定，防止出现偏航等情况。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，飞行检测模块180包括与控制模块110电性连接的陀螺仪181和/或磁罗盘182和/或加速度计183和/或气压计184。

陀螺仪181能够检测飞行器100飞行时的俯仰角以及横滚角，磁罗盘182能够检测飞行器100飞行时的航向角度，加速度计183能够检测飞行器100飞行的加速度值，气压计184能够检测飞行器100飞行的高度，以此能够详细获知飞行器100的飞行信息，结构简单，便于实施。优选飞行器100上同时设置有陀螺仪181、磁罗盘182、加速度计183和气压计184。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，飞行器100上设置有环境检测模块190，控制模块110与环境检测模块190电性连接。

通过设置有环境检测模块190，使得控制模块110能够获知飞行器100飞行的周围环境信息，进而能够根据周围环境信息调整飞行器100的飞行状态，以能够使飞行更加平稳，有利于提高可靠性。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，环境检测模块190包括风速传感器191和/或温度传感器192。

飞速传感器能够获知飞行器100飞行时周围的风速，以使得控制模块110能够根据风速控制飞行器100施加与风速抵消的动力，以防止飞行器100偏航，有利于令飞行器100更加稳定地飞行。由于气压值受温度影响，在某些实施例中，为了更准确获知飞行器100的高度信息，在飞行器100上设置有温度传感器192以检测飞行器100周围的温度值，进而能够结合气压值和温度值计算得出精确的高度信息。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种无人机协同控制系统，其特征在于，包括：

至少两台飞行器(100)，所述飞行器(100)上均设置有控制模块(110)、第一通信模块(120)、距离检测模块(130)以及差分定位移动站(140)，所述控制模块(110)分别与所述第一通信模块(120)、距离检测模块(130)以及所述差分定位移动站(140)电性连接，不同所述飞行器(100)的所述第一通信模块(120)之间能够通信连接；

差分定位地面站(200)，所述差分定位地面站(200)与所述差分定位移动站(140)通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述距离检测模块(130)包括与所述控制模块(110)电性连接的至少一个超声波测距传感器(131)和/或至少一个激光测距传感器(132)。

3.根据权利要求1所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：还包括地面控制装置(300)，所述地面控制装置(300)设置有操控模块(310)以及第二通信模块(320)，所述飞行器(100)上设置有与所述控制模块(110)电性连接的第三通信模块(150)，所述第二通信模块(320)能够与所述第三通信模块(150)通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述地面控制装置(300)设置有通信目标选择模块(330)，所述操控模块(310)通过所述通信目标选择模块(330)与所述第二通信模块(320)电性连接，所述通信目标选择模块(330)能够控制所述第二通信模块(320)选择与不同的所述第三通信模块(150)通信连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述通信目标选择模块(330)包括频率调节单元(331)，所述操控模块(310)通过所述频率调节单元(331)与所述第二通信模块(320)电性连接，所述飞行器(100)上设置有滤波单元(160)，所述第三通信模块(150)通过所述滤波单元(160)与所述控制模块(110)电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述飞行器(100)上设置有与所述控制模块(110)电性连接的拍摄模块(170)，所述地面控制装置(300)设置有与所述第二通信模块(320)电性连接的显示模块(340)。

7.根据权利要求1所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述飞行器(100)上还设置有与所述控制模块(110)电性连接的飞行检测模块(180)，所述飞行检测模块(180)能够检测所述飞行器(100)的飞行状态信息。

8.根据权利要求7所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述飞行检测模块(180)包括与所述控制模块(110)电性连接的陀螺仪(181)和/或磁罗盘(182)和/或加速度计(183)和/或气压计(184)。

9.根据权利要求7所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述飞行器(100)上设置有环境检测模块(190)，所述控制模块(110)与所述环境检测模块(190)电性连接。

10.根据权利要求9所述的一种无人机协同控制系统，其特征在于：所述环境检测模块(190)包括风速传感器(191)和/或温度传感器(192)。

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