[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于DSP的多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011082282.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112306088B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張棟;張鵬飛;鄭元世;閆曉東;許斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專(zhuān)利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種基于DSP的多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃器，屬于多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域。每個(gè)無(wú)人機(jī)包括硬件通信模塊、DSP核心處理器、以及預(yù)留的與飛控模塊、傳感器連接的接口，硬件通信模塊接收其他無(wú)人機(jī)的硬件通信模塊的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送給DSP核心處理器，DSP核心處理器對(duì)硬件通信模塊和傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型識(shí)別并發(fā)送給對(duì)應(yīng)的功能模塊進(jìn)行解算，各個(gè)無(wú)人機(jī)個(gè)體起飛前預(yù)載參與本次任務(wù)各無(wú)人機(jī)的載荷信息、預(yù)載地圖信息、預(yù)載航路點(diǎn)信息以及預(yù)載任務(wù)，起飛后只需要與其近臨的無(wú)人機(jī)之間進(jìn)行定位信息、航路點(diǎn)信息、自身載荷、任務(wù)決策信息的交互，便可以形成期望的編隊(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定飛行，實(shí)現(xiàn)整個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多無(wú)人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域，特別提供一種用于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)完成傳感器融合算法、協(xié)同打擊、協(xié)同偵察、編隊(duì)保持與切換、突防等任務(wù)規(guī)劃功能的自主規(guī)劃器，實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)的離線自主飛行與自主決策。

背景技術(shù)

隨著常規(guī)無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展潮流轉(zhuǎn)向集群化，其中以小型無(wú)人機(jī)組成多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)是重點(diǎn)發(fā)展方向之一。多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作戰(zhàn)是指一組具備部分自主的無(wú)人機(jī)在有人或無(wú)人操作裝置輔助下，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、協(xié)同打擊、協(xié)同偵察、編隊(duì)保持與切換、突防等任務(wù)規(guī)劃功能。

多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具備分布式、智能體自主化以及復(fù)雜功能分布式化的特點(diǎn)。系統(tǒng)中不存在中心控制器控制所有的無(wú)人機(jī)，每個(gè)無(wú)人機(jī)均具備一定的自主能力，保證了系統(tǒng)具有良好的魯棒性，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)中即使有若干無(wú)人機(jī)因故障或被攻擊喪失功能，剩下的無(wú)人機(jī)可以在重新組網(wǎng)之后繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，提高了戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。系統(tǒng)中的每個(gè)無(wú)人機(jī)具備一定的位置共享功能、路徑規(guī)劃、避障以及協(xié)同決策等能力，使得指揮任務(wù)變得不再繁瑣。同時(shí)多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)不需要單個(gè)無(wú)人機(jī)具備復(fù)雜的功能，每個(gè)無(wú)人機(jī)可以預(yù)載不同的功能，通過(guò)協(xié)同決策，完成復(fù)雜的任務(wù)。

目前無(wú)人機(jī)存在以下問(wèn)題：

第一方面單機(jī)機(jī)載功能有限。單機(jī)的機(jī)載設(shè)備偵察能力難以有效的全方位連續(xù)偵察和監(jiān)視目標(biāo)；單機(jī)的武器載荷也有限，難以造成有效的打擊；同時(shí)由于任務(wù)越來(lái)越復(fù)雜，單機(jī)需要的傳感器數(shù)量和種類(lèi)不斷增加，增加了單機(jī)的成本。

另一方面單機(jī)抗未知因素能力弱。一旦設(shè)備發(fā)生故障，將導(dǎo)致任務(wù)被延誤，甚至被迫取消；同時(shí)在面臨敵方的電子阻擊以及空防體系時(shí)，很容易造成通信鏈路的失效，或者單機(jī)被攔截摧毀，導(dǎo)致任務(wù)失敗；而且地面控制鏈路難以對(duì)多架無(wú)人機(jī)同時(shí)控制，導(dǎo)致執(zhí)行任務(wù)的空中無(wú)人機(jī)數(shù)量偏少。

現(xiàn)有多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的集群編隊(duì)協(xié)同飛行對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)以及地面站表現(xiàn)出較強(qiáng)的依賴(lài)性，當(dāng)GPS信號(hào)受到干擾或者地面站信號(hào)丟失時(shí)，無(wú)人機(jī)集群的飛行性能將無(wú)法得到保障。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決現(xiàn)有無(wú)人機(jī)單機(jī)機(jī)載功能有限、單機(jī)抗未知因素能力弱以及多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)過(guò)分依賴(lài)地面站以及衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)自主飛行與自主決策的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于DSP的多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃器。實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)起飛后通過(guò)自組網(wǎng)模塊進(jìn)行無(wú)人機(jī)的定位信息、航路點(diǎn)信息、自身載荷、任務(wù)決策信息的交互，通過(guò)DSP對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)融合定位、實(shí)時(shí)地圖信息更新、航路點(diǎn)解算、編隊(duì)與綜合決策和飛行控制指令進(jìn)行解算，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃決策與自主飛行。

技術(shù)方案