[發明專利]一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011587842.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112783203B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 劉貞報;梁盟博;江飛鴻;嚴月浩;張軍紅;趙聞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制系統及方法，屬于無人機控制領域。本發明的控制方法，獲取長機和僚機絕對位置信息，獲取僚機周圍長機的視覺數據；基于視覺跟蹤算法處理視覺數據，輸出長機與僚機的相對位置估算值；基于長機的絕對位置信息和僚機絕對位置信息確定的僚機期望的相對位置，將期望的相對位置和相對位置估算值進行比較，得到誤差，基于所述誤差進行判定，通過高增益校正措施或相對低增益校正措施得到修正值，將僚機移動到預設的期望相對位置范圍內。本發明的控制系統及方法，使得無人機在編隊飛行時，能夠時刻根據誤差反饋對僚機的位置進行校正，保證了編隊隊形的整齊性，使得編隊飛行成功率提高。

技術領域

本發明屬于無人機控制領域，尤其是一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制系統及方法。

背景技術

無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)由于重量輕，體積小，機動性高，適應性強等優點，在當今各個領域應用越來越為廣泛。隨著無人機技術的日益發展，無人機從原來軍用領域，逐漸進入大眾視野，在民用領域大放異彩，多無人機編隊、有人/無人協同編隊等編隊形式逐漸引起人們的關注?，F有的無人機編隊控制方法中，通常采用的是“長機—僚機”模式的控制方法。這種控制方法在編隊飛行時，隊形變換時，對于僚機的位置控制難以做到有效的保證控制的效果，有時可能會出現飛行器發生碰撞的危險。

發明內容

本發明的目的在于克服僚機的位置控制難以控制的缺點，提供一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制系統及方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制系統，包括全球定位傳感器、視頻傳感器、傳感器融合計算機和飛控計算機；

長機上設有全球定位傳感器；

僚機上設有全球定位傳感器、視頻傳感器、傳感器融合計算機和飛控計算機；

所述全球定位傳感器，用以獲取長機和僚機絕對位置信息；

所述視頻傳感器用于獲取僚機周圍長機的視覺數據；

所述傳感器融合計算機用于接收視頻傳感器的視覺數據，運行視覺跟蹤算法處理視覺數據，輸出長機與僚機的相對位置估算值；

所述飛控計算機用于接收基于長機的絕對位置信息和僚機絕對位置信息確定的僚機期望的相對位置和傳感器融合計算機輸出的相對位置估算值，將兩者進行比較，得到誤差，基于所述誤差進行判定，通過高增益校正措施或相對低增益校正措施得到修正值，將僚機移動到預設的期望相對位置范圍內。

進一步的，長機與僚機的相對位置估算值包括長機和僚機之間的相對距離、方位和仰角的估算值。

進一步的，通過高增益校正措施或相對低增益校正措施將僚機移動到預設的期望相對位置范圍內具體操作為：

通過高增益校正措施或相對低增益校正措施確定校正量并轉換為體軸速度vx、vy和vz；

飛行控制計算機將vx、vy和vz傳遞給僚機控制器，從而引導跟僚機進入預定位置。

進一步的，還包括修正限制器，所述修正限制器用于將修正值限定在預設范圍內。

一種基于多傳感器的無人機編隊保持的控制方法，其特征在于：

獲取長機和僚機絕對位置信息，獲取僚機周圍長機的視覺數據；

基于視覺跟蹤算法處理視覺數據，輸出長機與僚機的相對位置估算值；

基于長機的絕對位置信息和僚機絕對位置信息確定的僚機期望的相對位置，將期望的相對位置和相對位置估算值進行比較，得到誤差，基于所述誤差進行判定，通過高增益校正措施或相對低增益校正措施得到修正值，將僚機移動到預設的期望相對位置范圍內。