一种无人机编队控制系统及方法与流程

技术特征：

1.一种无人机编队控制系统，其特征在于：包括遥控器、主控机和僚机，所述遥控器包括控制单元(4)、第一无线通信单元(5)，第一无线通信单元与控制单元连接，所述主控机和僚机都包括处理单元(9)、第二无线通信单元(6)、第三无线通信单元(7)、GPS定位单元(10)、高度传感器单元(11)，所述第二无线通信单元、第三无线通信单元、GPS定位单元、高度传感器单元分别与处理单元相连，第一无线通信单元分别与主控机、僚机的第二无线通信单元无线相连，主控机的第三无线通信单元与僚机的第三无线通信单元无线相连；

遥控器：将操作指令发送给主控机，接收主控机和僚机的位置信息和飞行数据；

主控机：接收遥控器的操作指令并转发给僚机，同时还实时将自身位置信息、飞行数据转发给僚机，主控机根据操作指令进行飞行控制，在编队移动过程中实时根据自身的位置信息计算出僚机的编队位置信息并发送给僚机；

僚机：实时向主机发送自身位置信息、飞行数据，根据主控机飞行数据与主控机汇合形成编队，在编队移动时根据操作指令、僚机编队位置信息、主控机飞行数据计算出在指令反应时间内僚机编队跟随路线，僚机根据编队飞行路线进行飞行。

2.根据权利要求1所述的一种无人机编队控制系统，其特征是所述遥控器(1)还包括有地图单元(8)，地图单元与控制单元(4)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人机编队控制系统，其特征是所述主控机(2)和僚机(3)都还包括有角度传感器单元(12)，角度传感器单元与处理单元(9)相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种无人机编队控制系统，其特征是所述僚机(3)还包括有超声波测距单元(13)，超声波测距元与处理单元(9)相连。

5.一种无人机编队控制方法，采用权利要求1-4任一项中的系统，其特征是包括无人机编队汇合控制步骤和编队飞行控制步骤，

编队汇合控制步骤包括：

S11.遥控器控制主控机和僚机起飞分别起飞，控制主控机处在悬停状态，主控机向僚机发送开始编队命令和主控机位置A₀的位置信息；

S12.僚机根据主控机的位置信息向主控机靠拢，到达相距主控机距离为L位置B₀′后停止，组成编队队列，L为设定的主控机与僚机编队间距值；

编队飞行控制步骤包括：

S21.主控机接收到遥控器操作指令后，计算出在指令反应时间T结束时僚机相对此时主控机位置A₂的编队位置B₂，主控机将操作指令、此时主控机位置A₁位置信息、飞行方向、僚机编队位置信息B₂发送给僚机，并接收此时僚机位置B₁位置信息；

S22.僚机根据主控机发送的信息计算出指令反应时间T内僚机跟随路线r₂，并计算出僚机跟随路线中飞行的跟随速度；

S23.僚机按照跟随路线飞行，在一个指令反应时间结束后重新回到编队队列中的位置。

6.根据权利要求5所述的一种无人机编队控制方法，其特征是步骤S12中僚机靠拢主控机的具体步骤包括：

S121.僚机将主控机的位置和自身位置之间的连线l₀设定为靠近路线；

S122.在连线l₀上确定距离主控机为L的点为僚机初始编队位置B₀′，获取僚机初始编队位置B₀′的位置信息，并以僚机初始编队位置为中心设定一个初始编队位置范围；

S122.僚机沿连线l₀靠近主控机，当僚机的实际位置进入到初始编队位置范围内后，僚机停止靠拢，完成编队形成。

7.根据权利要求5所述的一种无人机编队控制方法，其特征是步骤S21中在指令反应时间T结束时僚机相对此时主控机位置A₂的编队位置B₂位置信息计算包括以下步骤：

S211.主控机接收到操作指令，根据操作指令、主控机位置A₁的位置信息模拟出在指令反应时间T内主控机的飞行路线r₁，获取该飞行路线终点A₂的位置信息；

S212.以主控机的飞行方向为轴，根据僚机位置B₁位置信息判断僚机位于轴的左侧或右侧；

S213.在轴僚机所在的一侧，以A₂点为出发点，以垂直轴为方向，距离路线终点位置为L的点为僚机编队位置B₂，获取僚机编队位置B₂的位置信息。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种无人机编队控制方法，其特征是步骤S22中僚机跟随路线的计算步骤包括：

S221.主控机位置A₁与僚机位置B₁之间连线为l₁，经过A₁且垂直连线l₁的线为l₂，将主控机飞行方向与l₂之间的夹角设为编队飞行角度a；

S222.判断僚机位置B₁与飞行方向指向的线是否位于l₂的同一侧，若在同一侧则执行内侧路线模拟策略，若不在同一侧则执行外侧路线模拟策略；

内侧路线模拟策略包括：

s11.从僚机位置B₁出发，垂直A₁和A₂的连线且远离A₁和A₂的连线前进到i点，僚机位置B₁到i点的距离为s₁，S₁＝L-Lcosa；

s12.从i点出发到达僚机位置B₂，i点到僚机位置B₂的距离为s₂，S₂＝s₀-Lsina，s₀为主控机位置A₁到主控机位置A₂的距离，完成路线模拟；

外侧路线模拟策略包括：

s21.从僚机位置B₁出发，绕主控机位置A₁旋转角度a达到i′点，旋转路线的距离为s₁′，

s22.从i′点出发到达僚机位置B₂，i′点到僚机位置B₂的距离为s₂′，S₂′＝s₀，s₀为主控机位置A₁到主控机位置A₂的距离，完成路线模拟。

9.根据权利要求5或6或7所述的一种无人机编队控制方法，其特征是指令反应时间T为设定的一个时间段，主控机在接收到操作指 令后在时间T内根据操作指令进行飞行，僚机在接收到操作指令后在实际T内模拟出跟随路线并根据跟随路线进行飞行，在指令反应时间内，主控机、僚机若再接收到操作指令，则不执行，在指令反应时间T结束后再执行操作指令。