一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统及方法，涉及航空飞行器控制技术领域，包括有人机MAV模块、编队控制模块和任务规划模块。有人机MAV模块用于接收通信网络的信息池中的各无人机状态数据；编队控制模块和任务规划模块分别接收有人机MAV模块所发送的指令；编队控制模块和任务规划模块连接通信网络的信息池；无人机UAV模块与通信网络的信息池进行交互。本发明专利技术构建有人机与无人机的混合编队变换系统，有人机根据无人机的飞行数据发布各无人机对应的编队指令和有人机、无人机之间的状态差，供无人机进行新航路的规划，无人机根据相对位置坐标飞行至对应的位置。能够有效的控制无人机的编队变换，提高混合编队的安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统及方法


[0001]本专利技术属于航空飞行器控制
，涉及一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统及方法。

技术介绍

[0002]无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)相对于有人机(MAV,Manned Aerial Vehicle)具有很多明显的优势，例如成本低，使用方便，机动性能好，适应性强，不存在飞行员伤亡等。那些对人类来说枯燥、恶劣和危险的任务可以用无人机来替代完成，因此，无人机发挥着越来越重要的作用。但是由于受到无人机自身载荷以及智能化程度限制，对于某些特定的任务，单架无人机往往无法完成。多架无人机组成编队，相互配合协同执行同一任务可以明显提高任务执行效率和任务完成的概率，而且还能够执行更为复杂、多样化的任务。然而，到目前为止，无人机的智能化程度依然不足，无人机与无人机相互间的协同配合能力尚不成熟，要实现多无人机编队完全自主执行任务非常困难。
[0003]目前，在有人和/或无人机协同编队控制技术研究领域仍处于初始理论研究阶段，目前所设计出来的各种编队控制系统仍然不够完善，编队控制过程中通信网络杂乱不好管理，控制系统设计复杂，实现比较困难，并且大多没有考虑到外界因素的干扰。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统及方法，能够提高有人机与无人机之间信息沟通，协同编队变换的能力。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法，包括以下步骤：
[0007]根据队形变换任务生成编队指令，并发布有人机与无人机的状态数据；
[0008]根据编队指令、状态数据计算有人机与无人机的状态差；
[0009]根据状态差调整无人机到达期望位置。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统，包括：
[0011]编队指令生成模块，所述编队指令生成模块用于根据队形变换任务生成编队指令，并发布有人机与无人机的状态数据；
[0012]状态差计算模块，所述状态差计算模块用于根据编队指令、状态数据计算有人机与无人机的状态差；
[0013]编队执行模块，所述编队控制模块用于根据状态差调整无人机到达期望位置。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统，包括：
[0015]有人机MAV模块，所述有人机MAV模块与通信网络的信息池相连，用于根据队形变换任务生成编队指令，并发布有人机与无人机的状态数据；
[0016]编队控制模块，所述编队控制模块连接通信网络的信息池，用于根据编队指令、状
态数据计算有人机与无人机的状态差，并根据状态差调整无人机到达期望位置；
[0017]无人机UAV模块，所述无人机UAV模块与通信网络的信息池相交互；用于实时计算无人机与有人机的距离差，在距离差大于编队控制预设距离时，控制无人机返回编队并到达期望位置。
[0018]第四方面，本专利技术提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
[0019]第五方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术构建有人机与无人机的混合编队变换系统，有人机根据无人机的飞行数据发布各无人机对应的编队指令和有人机、无人机之间的状态差，供无人机进行新航路的规划，无人机根据相对位置坐标飞行至对应的位置。能够有效的控制无人机的编队变换，提高有人机与无人机混合编队的安全性，同时能够提升编队的协同性。
附图说明
[0022]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1为本专利技术方法的流程图。
[0024]图2为本专利技术系统的框架图。
[0025]图3为本专利技术一实施例的系统体框架图。
[0026]图4为本专利技术一实施例的系统详细结构图。
[0027]图5为本专利技术的楔形编队图；
[0028]图6为本专利技术的梯形编队图；
[0029]图7为本专利技术的四角护卫编队图；
[0030]图8为本专利技术的直线编队图；
[0031]图9为本专利技术的任务分配演示图。
[0032]其中：1
‑
有人机MAV模块；2
‑
编队控制模块；3
‑
任务规划模块；4
‑
通信网络；5
‑
无人机UAV模块；6
‑
无人机直接控制通道。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0034]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0036]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0038]在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，包括以下步骤：根据队形变换任务生成编队指令，并发布有人机与无人机的状态数据；根据编队指令、状态数据计算有人机与无人机的状态差；根据状态差调整无人机到达期望位置。2.根据权利要求1所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，还包括：实时计算无人机与有人机的距离差，在距离差大于编队控制预设距离时，控制无人机返回编队并到达期望位置。3.根据权利要求2所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，所述编队控制预设距离包括自调节预设距离和被动控制预设距离；当距离差大于自调节预设距离，且小于被动控制预设距离时，无人机根据距离差自行调整返回编队，到达期望位置；当距离差大于被动控制预设距离时，有人机根据距离差控制有人机返回编队，到达期望位置。4.根据权利要求1所述的有人、无人飞机协同编队队形变换方法，其特征在于，还包括：根据有人机发布的任务信息，计算无人机执行任务的任务代价；根据任务代价，向符合授权标准的无人机进行授权，并根据任务信息生成任务指令；根据任务指令、被授权无人机的状态数据控制被授权无人机到达期望位置执行任务。5.一种有人、无人飞机协同编队队形变换系统，其特征在于，包括：编队指令生成模块，所述编队指令生成模块用于根据队形变换任务生成编队指令，并发布有人机与无人机的状态数据；状态差计算模块，所述状态差计算模块用于根据编队指令、状态数据计算有人机与无人机的状态差；编队执行模块，所述编队控制模块用于根据状态差调整无人机到达期望位置。6.根据权利要求5所述的有人、无人飞机协同编队队形变换系统，其特征在于，还包括：掉队控制模块，所述掉队控制模块用于实时计算无人机与有人机的距离差，在距离差大于编队控制预设距离时，控制无人机返回编队并到达期...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贞报，林前辉，党庆庆，赵闻，袁智荣，唐勇，支国柱，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：