[發(fā)明專利]一種旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)用的半實物仿真系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111736487B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 林德福;郭凱陽;鄭多;唐攀;王江;李斌;范世鵬;宋韜;何紹溟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

本發(fā)明公開了一種旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)用的半實物仿真系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)安裝平臺、旋翼無人機仿真平臺和視景顯示屏；所述控制系統(tǒng)安裝平臺用于安裝旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)，所述旋翼無人機仿真平臺用于模擬任務執(zhí)行過程；所述視景顯示屏用于實時顯示旋翼無人機的運動軌跡，從而通過觀察視景顯示屏中的運動軌跡來判斷旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。

技術領域

本發(fā)明涉及旋翼無人機協(xié)調控制系統(tǒng)優(yōu)劣的檢測領域，具體涉及一種旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)用的半實物仿真系統(tǒng)及方法。

背景技術

旋翼無人機近年來在軍事、民用和商業(yè)領域都受到廣泛的使用，與固定翼或直升機等相比，旋翼無人機結構簡單、體積小、成本低、安全性好，而且垂直起降功能使旋翼無人機起飛和降落不受場景約束。然而，單架次無人機執(zhí)行任務時，其巡航時間、負載能力和飛行范圍受到很大制約。因此，通過合理分配載荷設備，多架次旋翼無人機系統(tǒng)執(zhí)行任務可以覆蓋更大的區(qū)域，更高效率地完成系統(tǒng)偵察、探測以及運輸?shù)热蝿铡楸ＷC旋翼無人機協(xié)同完成任務，協(xié)同控制系統(tǒng)發(fā)揮很大的作用；協(xié)同控制系統(tǒng)保證單個旋翼無人機安全穩(wěn)定飛行的同時，還可以令多架次間保持合適的距離以避免發(fā)生碰撞或脫離機群。

目前大多數(shù)的旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)設計都是基于仿真軟件完成，用仿真軟件模擬其運行狀態(tài)，然后根據(jù)仿真得到的參數(shù)評價協(xié)同控制系統(tǒng)的優(yōu)劣性。少數(shù)的協(xié)同控制系統(tǒng)驗證平臺采用真實的無人機、定位系統(tǒng)、地面站和通信模塊，每個無人機上均集成有控制器，使協(xié)同控制算法的優(yōu)劣性能夠以實物的形式得到驗證。但是實際的工作狀態(tài)與仿真軟件模擬的運行狀態(tài)相比，往往存在較大的偏差，仿真軟件無法做到完全還原飛行過程中協(xié)同控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，因此仿真軟件評估協(xié)同控制算法所需要的各種數(shù)據(jù)不夠精確。如果無人機、定位系統(tǒng)、通信模塊等都采用真實設備，其結構復雜，搭建過程會耗費很大成本，而且更換無人機的尺寸或傳感器的型號，都會對整個系統(tǒng)帶來影響，更改不靈活，通用性差。

由于上述原因，本發(fā)明人對現(xiàn)有的旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)的仿真驗證系統(tǒng)做了深入研究，設計出一種能夠解決上述問題的半實物仿真系統(tǒng)及方法，能夠快速方便地驗證旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)的優(yōu)劣性。

發(fā)明內容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，設計出一種旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)用的半實物仿真系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)安裝平臺、旋翼無人機仿真平臺和視景顯示屏；所述控制系統(tǒng)安裝平臺用于安裝旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)，所述旋翼無人機仿真平臺用于模擬任務執(zhí)行過程；所述視景顯示屏用于實時顯示旋翼無人機的運動軌跡，從而通過觀察視景顯示屏中的運動軌跡來判斷旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，從而完成本發(fā)明。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供以一種旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)用的半實物仿真系統(tǒng)，其特征在于，該半實物仿真系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)安裝平臺1、旋翼無人機仿真平臺2和視景顯示屏3；

所述控制系統(tǒng)安裝平臺1用于安裝旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)，

所述旋翼無人機仿真平臺2用于模擬任務執(zhí)行過程；

所述視景顯示屏3用于實時顯示旋翼無人機的運動軌跡。

其中，所述旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的任務指令、每個旋翼無人機當前狀態(tài)信息和無人機探測到的信息解算出每一個旋翼無人機的制導指令，并分別傳遞給每個旋翼無人機，從而分別控制各個旋翼無人機工作。

其中，所述旋翼無人機仿真平臺2中包括通訊仿真模塊21和多個旋翼無人機模型22。

其中，所述旋翼無人機協(xié)同控制系統(tǒng)給出的旋翼無人機的制導指令通過控制系統(tǒng)安裝平臺1和通訊仿真模塊21傳遞給旋翼無人機模型22。

其中，所述通訊仿真模塊21還用于模擬通訊干擾。

其中，所述旋翼無人機模型22包括傳感器模塊221、飛行控制模塊222、機身模塊223和旋翼模塊224，