本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基于双向通讯模块的无人机集群控制系统。
背景技术：
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等，无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需。
随着无人机技术的不断发展和成熟，无人机已经广泛应用于社会生产生活各领域，包括农业、消防、救援、巡检等，然而在许多应用场景中，往往需要多架无人机同时作业才可满足作业需求，当前的模式主要为一对一乃至多对一，即需要一个人或者多个人操作一架无人机，此种方式存在几个明显缺陷：人工成本高，作业效率低，且作业效果不佳；几架无人机之间可能由于操作人员误操作而发生碰撞坠机，并且由多名操作人员各自操作的无人机机群一旦飞至操作员视距之外，安全无法保障；由于数传设备工作在同一射频频率，多架无人机分别操作时，数传直接的传输信号会相互干扰，导致信号强度减弱，传输不稳定，严重影响飞行操作及安全性。
技术实现要素：
本发明旨在于提供一种基于双向通讯模块的无人机集群控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
基于双向通讯模块的无人机集群控制系统，所述包括多架无人机，双向通讯模块，数传设备和地面控制端。
进一步地，所述无人机组成一个集群，其中一架为主机，其余为从机，每架无人机在自身飞行控制系统中集成双向通讯模块，所述主机上同时装有所述数传设备，用于与所述地面控制端传输数据。
进一步地，所述集群中每架无人机均设置有一个唯一的电子识别码。
进一步地，所述地面控制端上可显示地图及所述各无人机的实时位置与工作状态。
进一步地，该系统实现方法如下。
操作者通过所述地面控制端操作所述主机并选择集群队形与任务，利用所述数传设备地面端向主机发送指令数据。
主机上的数传设备空中端接收上述指令数据，并传输给主机飞行控制系统，主机飞控读取指令后，通过飞行算法调动主机动力系统，飞向目标位置，执行目标任务，同时不断读取自身位置与工作状态信息，包括gps位置、高度、工作状态等，结合集群阵型中各机的相对位置，计算得各从机的目标位置与任务，将指令结合各从机电子识别码，统一以广播形式通过双向通讯模块发送。
各从机利用各自的双向通讯模块接收主机发送的信息，其飞控读取属于自己的电子识别码下的指令，通过飞行算法调动自身动力系统，飞至目标位置，执行目标任务，同时将自身位置信息、工作状态与电子识别码打包后通过双向通讯模块发送，供主机识别与接收。
主机的通讯模块接收各从机发送的信息后，飞行控制系统以电子识别码为依据整理与排列数据，通过数传设备空中端发送回地面控制端。
数传设备地面端接收数据，地面控制端操作系统处理数据后，以地图形式直观展示集群各飞机实时位置与工作状态给操作者，供操作者决策。
进一步地，当所述主机飞行控制系统通过算法检测到集群中任意两架无人机距离小于安全距离时，可启动安全保护功能，即在所发送的目标位置数据主动改变其中一架从机的位置高度，其余指令不变，继续保持集群控制。
进一步地，所述安全保护功能可由操作者选择是否启用，所述安全距离可由操作者设定，所述改变的位置高度的具体数值可由操作者设定。
进一步地，所述改变位置高度的无人机，在主机飞行控制系统通过算法检测到其与集群中其他无人机在水平方向上距离均安全时，回归正常集群队形既定位。
与现有技术先比，本发明具有如下有益效果。
一、利用本发明，一名操作员即可实现无人机的集群控制，满足了需多架无人机同时作业的应用场景的需求，并且大大降低人工成本。同时，由于各从机作业均为电脑算法控制，集群内各机作业精准，响应快。因此，通过该方式作业成本低、效率高、效果佳。
二、本发明通过设置安全保护功能，利用主机飞控系统的算法实时监测各机之间的距离，一旦少于安全距离立刻执行保护动作，解决了背景技术中提及的人工操作的无法进行集群的安全监测，与保护响应慢的问题。
三、本发明通过对双向通讯模块的利用，实现了使用单一数传设备控制对无人机集群的控制，规避了背景技术中提及的数传之间干扰影响信号强度与质量的问题，保证了作业的操作性与安全性。
附图说明
图1为本发明所述基于双向通讯模块的无人机集群控制系统的控制方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例一。
基于双向通讯模块的无人机集群控制系统，所述包括多架无人机，双向通讯模块，数传设备和地面控制端。
其中，无人机组成一个集群，其中一架为主机，其余为从机，每架无人机在自身飞行控制系统中集成双向通讯模块，所述主机上同时装有所述数传设备，用于与所述地面控制端传输数据。
其中，所述集群中每架无人机均设置有一个唯一的电子识别码。
其中，所述地面控制端上可显示地图及所述各无人机的实时位置与工作状态。
该系统实现方法如下。
操作者选定三架无人机同时飞行，呈横向一字排开，中间的无人机为主机，左右两架从机间距均为10米。操作者设定飞行任务，数传设备地面端主机发送操作者的飞行指令数据。
主机上的数传设备空中端接收上述指令数据，并传输给主机飞行控制系统，主机飞控读取指令后，通过飞行算法调动主机动力系统，飞向目标位置，执行目标任务，同时不断读取自身位置与工作状态信息，包括gps位置、高度、工作状态等，结合集群阵型中各机的相对位置，计算得两架从机的目标位置与任务，将指令结合各从机电子识别码，统一以广播形式通过双向通讯模块发送。
从机1利用自身的双向通讯模块接收主机发送的信息，从机1飞控读取属于自己的电子识别码下的指令，通过飞行算法调动自身动力系统，飞至目标位置，执行目标任务，同时将自身位置信息、工作状态与电子识别码打包后通过双向通讯模块发送，供主机识别与接收。
从机2利用自身的双向通讯模块接收主机发送的信息，从机2飞控读取属于自己的电子识别码下的指令，通过飞行算法调动自身动力系统，飞至目标位置，执行目标任务，同时将自身位置信息、工作状态与电子识别码打包后通过双向通讯模块发送，供主机识别与接收。
主机的通讯模块接收各从机发送的信息后，飞行控制系统以电子识别码为依据整理与排列数据，通过数传设备空中端发送回地面控制端。
数传设备地面端接收数据，地面控制端操作系统处理数据后，以地图形式直观展示集群各飞机实时位置与工作状态给操作者，供操作者决策。
其中，操作员设定集群安全保护功能启用，当主机飞行控制系统通过算法检测到集群中任意两架无人机间距小于5米时，安全保护功能生效，将两者其中一架从机的升高5米，其余指令不变，继续保持集群控制。
其中，所述改变位置高度的无人机，在主机飞行控制系统通过算法检测到其与集群中其他无人机在水平方向上距离均安全时，回归正常集群队形既定位。
实施例二。
在本实施例中，所述集群无人机数量为5架，其中1架主机4架从机，以主机为首，集群呈一字型纵向排列。相邻两架无人机之间的间距均为20米，安全距离为10米，安全保护功能启动时改变位置高度为10米。其他步骤与实施例一中相同。
实施例三。
在本实施例中，所述集群无人机数量为7架，其中1架主机6架从机，以主机为中心，6架从机以正六边形形式等距围绕主机。相邻两架从机、从机与主机之间的间距均为50米，安全距离为30米，安全保护功能启动时改变位置高度为10米。其他步骤与实施例一或实施例二中相同。
本发明中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。