一种无人机引导的多机协作控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机引导的多机协作控制系统，实现无人机和无人车的结合，优势互补；以无人机作为领航者，降低了因为建筑物或其他因素在成对无人车信号的遮挡，提高了无人车的环境适应性；无人机建立的二维地图，视角更为宽阔，作为无人车控制依据，可靠性更高；调整无人机与无人车之间不同控制系数，可改变两者之间的相对距离、速度以及定位精度等；领航无人机可控制多台跟随无人车，可更高效完成任务。务。务。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机引导的多机协作控制系统


[0001]本专利技术涉及无人控制
，尤其涉及一种无人机引导的多机协作控制系统。

技术介绍

[0002]随着时代的发展，科技的进步，无人机、无人车等已经越来越多的融入到我们的工作生活中，如在社会治安综合治理、应急救援以及货物的配送等领域都得到了广泛的应用。
[0003]但是在无人机或无人车等无人设备控制系统中，存在的问题也十分明显，无人机虽然有着机动灵活、视野开阔，但是也存在负载能力差、运输成本高昂的问题；无人车虽然在负载能力、运输成本上存在一定优势，但是也存在对环境要求比较苛刻的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无人机引导的多机协作控制系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：
[0006]本专利技术的一个方面提供了一种无人机引导的多机协作控制系统，包括：地面控制终端、领航无人机和至少一个跟随无人车；所述领航无人机包括：机载计算机、机载无线通信模块、机载双目相机、机载激光雷达和飞行控制模块；所述跟随无人车包括：车载计算机、车载无线通信模块、车载双目相机、车载激光雷达和运动控制模块；所述地面控制终端，用于向所述领航无人机发送控制指令，接收所述领航无人机发送的地面二维地图信息，计算并标记目标点位置、所述领航无人机的位置信息以及所述跟随无人车的位置信息，进行路径规划，向所述领航无人机发送指挥指令，所述指挥指令包括控制系数；所述领航无人机中的所述机载计算机，用于通过所述机载无线通信模块接收所述地面控制终端发送的所述控制指令，指示所述飞行控制模块按照初定航线对所述目标点位置飞行搜索，通过所述机载双目相机和所述机载激光雷达建立所述地面二维地图信息，定位所述目标位置，将所述地面二维地图信息通过所述机载无线通信模块发送至所述地面控制终端；通过所述机载无线通信模块接收所述地面控制终端发送的所述指挥指令，根据所述指挥指令通过所述记载无线通信模块向所述跟随无人车发送运动控制指令；每个所述跟随无人车中的所述车载计算机，用于通过所述车载无线通信模块接收所述领航无人机发送的所述运动控制指令，指示所述运动控制模块控制所述跟随无人车自主避障行进至所述目标点，通过所述车载双目相机和所述车载激光雷达建立三维稀疏点云图。
[0007]其中，所述领航无人机中的所述机载计算机，还用于获取无人机GPS定位信息，获得当前无人机位置信息，利用AMCL自适应算法，将所述当前无人机位置信息与导航地图信息进行匹配，在所述导航地图中标记出与所述当前无人机位置对应的点。
[0008]其中，所述跟随无人车中的所述车载计算机，还用于获取跟随无人车GPS定位信息，获得当前跟随无人车车位置信息，将所述当前跟随无人车位置信息与导航地图信息进行匹配，在所述导航地图中标记出与所述当前跟随无人车位置对应的点。
[0009]其中，所述地面控制终端通过如下方式进行路径规划：所述地面控制终端，具体用于根据所述导航地图信息，使用Dijkstra算法确定所述跟随无人车从当前位置点到目标点的最优路线。
[0010]其中，所述跟随无人车中的所述车载计算机使用DWA算法与VFH算法，规划所述跟随无人车每个周期内的线速度、角速度，使之符合全局最优路径，同时搜索躲避和行进的多条路径并选取最优路径。
[0011]其中，所述地面控制终端通过如下方式向所述领航无人机发送指挥指令：所述地面控制终端，具体用于根据所述领航者无人机与所述跟随者无人车之间的距离和偏航角的差值，通过所述机载无线通信模块向所述跟随者无人车发送运动控制指令，使得两者位置差距逐渐趋近于给定值；当所述领航者无人机速度一定时，若所述跟随者无人车与所述领航无人机相距较远，则给定线速度大于所述领航者无人机速度；当所述领航者无人机速度一定时，若所述跟随者无人车与所述领航无人机相距较近，则给定线速度小于所述领航者无人机速度；当距离达到一定值且二者速度相同时，两者距离不变，形成稳定编队。
[0012]其中，每个所述跟随者无人车中的所述车载计算机，还用于根据所述跟随无人车定位数据、车载激光雷达数据、所述领航者无人机的位置信息和所述领航者无人机的运动控制命令进行计算，通过所述运动控制模块控制跟随者无人车跟随领航者无人机进行运动。
[0013]其中，所述跟随者无人车中的所述车载计算机，还用于根据所述跟随无人车定位信息判断是否临近所述目标点位置，若到达定位范围之内，所述跟随无人车停止前进。
[0014]其中，所述地面控制终端，还用于将所述地面控制终端所在位置设定为全局坐标系原点，接收界面指令生成所述控制指令和所述指挥指令。
[0015]其中，所述领航无人机通过SLAM算法建立所述地面二维地图信息。
[0016]其中，所述跟随无人车通过ORB
‑
SLAM算法建立所述三维稀疏点云图。
[0017]由此可见，通过本专利技术提供的无人机引导的多机协作控制系统，在保证大范围搜寻并精准定位目标位置的同时，可大幅缩减无人车抵达目标位置所需时间，提高完成任务的效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的无人机引导的多机协作控制系统的示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的领航无人机结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的跟随无人车结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例
所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0023]本专利技术的核心在于：本专利技术提出了一种无人机引导的多机协作控制系统，实现无人机和无人车的结合，优势互补；以无人机作为领航者，降低了因为建筑物或其他因素在成对无人车信号的遮挡，提高了无人车的环境适应性；无人机建立的二维地图，视角更为宽阔，作为无人车控制依据，可靠性更高；调整无人机与无人车之间不同控制系数，可改变两者之间的相对距离、速度以及定位精度等；领航无人机可控制多台跟随无人车，可更高效完成任务。
[0024]以下结合图1至图3，对本专利技术实施例提供的无人机引导的多机协作控制系统进行说明，参见图1至图3，本专利技术实施例提供的无人机引导的多机协作控制系统，包括：
[0025]地面控制终端、领航无人机和至少一个跟随无人车；
[0026]领航无人机包括：机载计算机、机载无线通信模块、机载双目相机、机载激光雷达和飞行控制模块；
[0027]跟随无人车包括：车载计算机、车载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机引导的多机协作控制系统，其特征在于，包括：地面控制终端、领航无人机和至少一个跟随无人车；所述领航无人机包括：机载计算机、机载无线通信模块、机载双目相机、机载激光雷达和飞行控制模块；所述跟随无人车包括：车载计算机、车载无线通信模块、车载双目相机、车载激光雷达和运动控制模块；所述地面控制终端，用于向所述领航无人机发送控制指令，接收所述领航无人机发送的地面二维地图信息，计算并标记目标点位置、所述领航无人机的位置信息以及所述跟随无人车的位置信息，进行路径规划，向所述领航无人机发送指挥指令，所述指挥指令包括控制系数；所述领航无人机中的所述机载计算机，用于通过所述机载无线通信模块接收所述地面控制终端发送的所述控制指令，指示所述飞行控制模块按照初定航线对所述目标点位置飞行搜索，通过所述机载双目相机和所述机载激光雷达建立所述地面二维地图信息，定位所述目标位置，将所述地面二维地图信息通过所述机载无线通信模块发送至所述地面控制终端；通过所述机载无线通信模块接收所述地面控制终端发送的所述指挥指令，根据所述指挥指令通过所述记载无线通信模块向所述跟随无人车发送运动控制指令；每个所述跟随无人车中的所述车载计算机，用于通过所述车载无线通信模块接收所述领航无人机发送的所述运动控制指令，指示所述运动控制模块控制所述跟随无人车自主避障行进至所述目标点，通过所述车载双目相机和所述车载激光雷达建立三维稀疏点云图。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述领航无人机中的所述机载计算机，还用于获取无人机GPS定位信息，获得当前无人机位置信息，利用AMCL自适应算法，将所述当前无人机位置信息与导航地图信息进行匹配，在所述导航地图中标记出与所述当前无人机位置对应的点。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述跟随无人车中的所述车载计算机，还用于获取跟随无人车GPS定位信息，获得当前跟随无人车车位置信息，将所述当前跟随无人车位置信息与导航地图信息进行匹配，在所述导航地图中标记出与所述当前跟随无人车位置对应的点。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述地面控制终端通过如下方式进...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏景松，刘芳，
申请(专利权)人：北京特种机械研究所，
类型：发明
国别省市：