[發明專利]基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法及裝置

在審

• 申請號: 202010598819.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111722644A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張建富;馮平法;黃博浩;郁鼎文;吳志軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 白雪靜

1.一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，通過通信層傳遞各架無人機的飛行狀態信息和一致性變量，以及廣播由中央控制器下達的任務及控制信息；

S2，通過任務決策層獲取所述通信層的信息，根據獲取的信息對單架無人機的任務和狀態進行衡量和決策，生成決策信息；

S3，通過行為規劃層對所述決策信息進行解算，生成無人機的飛行指令信息；

S4，通過感知執行層獲取所述飛行指令信息，根據所述飛行指令信息對無人機進行控制，并感知自身飛行狀態和障礙物所在位置，通過通信層與其他無人機進行交互。

2.根據權利要求1所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，還包括：

S5，通過遠程的中央控制器與無人機通信，進行協作規劃、任務分配及系統監控。

3.根據權利要求1所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，在步驟S1之前還包括：

S0，構建分布式控制系統；

所述分布式控制系統的單元子系統包括：通信層、任務決策層、行為規劃層和感知執行層。

4.根據權利要求3所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，所述任務決策層包括一致性模塊和協同模塊，

所述一致性模塊用于讓無人機群中的個體協商，確定特定的一致性變量；

所述協同模塊用于通過勢函數保證無人機之間引力和斥力的相互平衡。

5.根據權利要求1所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，在步驟S2中，所述任務決策層利用勢函數法進行決策，所述勢函數法為設定無人機和無人機之間在特定距離范圍內以及無人機和障礙物周圍存在斥力勢，若無人機和無人機之間的距離超過所述特定距離范圍，則產生引力勢。

6.根據權利要求1所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，所述決策信息包括：

無人機下一時刻的目標狀態，所述目標狀態包括無人機的位置和速度。

7.根據權利要求1所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，其特征在于，還包括：

通過任務決策層對無人機的飛行狀態進行監視，在無人機出現飛行電量不足或者故障情況時，下達返航指令。

8.一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信裝置，其特征在于，包括：

信息傳遞模塊，用于通過通信層傳遞各架無人機的飛行狀態信息和一致性變量，以及廣播由中央控制器下達的任務及控制信息；

決策模塊，用于通過任務決策層獲取所述通信層的信息，根據獲取的信息對單架無人機的任務和狀態進行衡量和決策，生成決策信息；

生成模塊，用于通過行為規劃層對所述決策信息進行解算，生成無人機的飛行指令信息；

控制模塊，通過感知執行層獲取所述飛行指令信息，根據所述飛行指令信息對無人機進行控制，并感知自身飛行狀態和障礙物所在位置，通過通信層與其他無人機進行交互。

9.根據權利要求8所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信裝置，其特征在于，還包括：

遠程控制模塊，用于通過遠程的中央控制器與無人機通信，進行協作規劃、任務分配及系統監控。

10.根據權利要求8所述的基于無人機集群的應急臨時網絡通信裝置，其特征在于，還包括：構建模塊，用于構建分布式控制系統；

所述分布式控制系統的單元子系統包括：通信層、任務決策層、行為規劃層和感知執行層。