[發明專利]無人機群大范圍協同監測方法

有效

• 申請號: 201810997631.3
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108829136B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 曹先彬;杜文博;徐亮;李宇萌;胡宇韜;劉瑜
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G01S17/89;H04N7/18
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了無人機群大范圍協同監測方法和裝置，屬于無人機技術領域。該裝置包括若干無人機，每個無人機上均安裝飛控裝置，360度激光掃描測距雷達，開發板，高清攝像機，三軸云臺,光流傳感器,高亮度補光光源以及風速測量儀。飛控裝置控制無人機按照隊形自主飛行，每個無人機通過360度激光掃描測距雷達探測周圍環境，若環境很暗，自動打開高亮度補光光源。飛行過程中高清攝像機對下部環境拍攝監測，光流傳感器和三軸云臺保持自身機身和高清攝像機的穩定；當進入沖突狀態后，飛控裝置改變無人機的飛行方向，進行沖突解脫。最后拍攝圖像傳送到開發板，檢測是否存在異常區域。本發明能實現大范圍的監測，具有高效性，減少人力成本。

技術領域

本發明屬于無人機技術領域，具體是一種無人機群大范圍協同監測方法。

背景技術

隨著無人機技術的不斷發展，應用領域也在不斷擴大：包括農作物監測、影視拍攝和災后救援等等。同時，無人機群協作也成為重要的發展趨勢，無人機群能夠控制更大的范圍，實現功能互補和任務分擔等。因此無人機群系統能夠執行復雜任務，縮短執行任務的時間，提高出勤效率。

不確定條件下的環境監測是一項非常重要的工作，傳統的方法是通過人力來進行監測，這種監測方式需要消耗大量的人力成本，而且一些危險的環境可能會威脅巡檢人員的生命安全。同時，由于每個人的工作能力不盡相同，人力監測可能會出現疏忽。而像山地、湖泊、森林等區域由于面積巨大，也無法通過安裝固定攝像頭來進行監測。

發明內容

本發明針對山地、森林或者湖泊等復雜環境，采用無人機群協同監測，提供了一種無人機群大范圍協同監測方法；通過在每個無人機上安裝高清攝像機，對復雜環境進行往返協同監測，同時對拍攝的圖像進行即時分析，如果發現異常區域，無人機則在返回途中對異常區域進行重點拍攝監測。

所述的無人機群大范圍協同監測裝置包括若干無人機，通過集群算法進行協調飛行；每個無人機上均安裝飛控裝置，360度激光掃描測距雷達，開發板，高清攝像機，三軸云臺,光流傳感器,高亮度補光光源以及風速測量儀。

360度激光掃描測距雷達探測該無人機周圍的環境，開發板對拍攝后的圖像進行分析；高清攝像機通過三軸云臺固定在無人機上，無人機通過光流傳感器保持自身和高清攝像機的穩定。飛控裝置用來控制無人機飛行，在沖突狀態下控制無人機的飛行角度偏轉，改變飛行方向進行沖突解脫。

所述的無人機群大范圍協同監測裝置的具體工作過程為：

在飛控裝置的控制下，每個無人機按照隊形進行自主飛行，在無光以及無GPS信號等不確定條件下，每個無人機通過360度激光掃描測距雷達探測自身的周圍環境；在環境很暗的條件下，自動打開高亮度補光光源；飛行過程中通過高清攝像機對自身的下部環境進行拍攝監測，光流傳感器和三軸云臺能保持自身機身和高清攝像機的穩定；當飛行過程中，遇到障礙物進入沖突狀態后，飛控裝置對無人機的飛行角度進行偏轉，改變無人機的飛行方向，進行沖突解脫。最后拍攝圖像傳送到開發板，檢測是否存在異常區域。

所述的無人機群大范圍協同監測方法，具體步驟如下：

步驟一、將每個無人機與各自的飛控裝置、360度激光掃描測距雷達、開發板、光流傳感器、高清攝像機、三軸云臺、高亮度補光光源和風速測量儀進行組裝并進行調試飛行，檢測各飛行參數，確保無人機正常飛行。

步驟二、將若干組裝并調試好的無人機編隊組成無人機群，通過集群算法協調各無人機在不確定條件下對復雜環境進行大規模自主監測。

步驟三、每個無人機在不確定條件下飛行，360度激光掃描測距雷達以自身為中心，各自進行沖突探測和解脫。

首先，無人機群在剛開始編隊飛行的時候，速度大小和方向一致，保持隊形不變。

然后，飛行過程中，每個無人機都各自進行沖突探測；