一种用于无人机机群阵列飞行的智能监控系统的制作方法

本实用新型涉及多无人机阵列飞行控制领域，尤其适用于多无人机群协同的智能组网与监控。

背景技术：

目前无人机在民用市场上主要以单个无人机控制为主，单无人机的载荷有限，任务单一，在应对广阔的任务区域以及单个无人机故障后将无法完成任务，这也使得利用多无人机阵列飞行来协作完成复杂的任务成为无人机研究的趋势。

多无人机阵列飞行的研究涉及到空气动力学、飞行力学、自动控制、图像处理、导航、雷达以及作战效能分析等诸多学科和专业，因此需要多个领域的科研人员合作。在近距涡旋的影响下，寻找最优的编队结构、编队飞行模型，以及组建无线电导航通信系统与编队机群之间的局域网络，尽可能地接近鸟类编队的效果，如机群间间距更小些，通信更可靠些等，以便使无人机机群协同工作方式能够更好地适用未来更多的任务需求，发挥更有效的综合利益。

技术实现要素：

为了保证多架无人机之间按照有序的飞行方式去阵列飞行以及实现多型号的无人机混合组网与监控，本实用新型提供了一种具有可扩展性好、移植性强，提高无人机机群高鲁棒性的智能协同监控系统。

本实用新型所使用的技术方案是：

一种用于无人机机群阵列飞行的智能监控系统，其特征在于，包括可扩展的机载模块、基站模块及人机交互模块，所述的可扩展的机载模块包括MCU协议转换、防撞模块、传感器接口集成模块、无线通信模块，所述的基站模块包括智能编队控制模块、无人机自动识别模块、任务分配模块、数据收集模块、无线通信模块，所述的人机交互模块包括阵列规划模块、数据监控模块、安全预警模块、多平台控制模块、二次开发模块，通过所述的可扩展的机载模块、基站模块及人机交互模块局域组网实现这三个模块的即插即用；当所述的人机交互模块通过局域网向所述的基站模块发出联机命令后，由所述的基站模块和所述的机载模块建立安全连接；在连接建立后，无人机运行参数可以通过所述机载模块传输到所述的基站模块，并由所述基站模块转发到所述人机交互模块中，所述人机交互模块下达相应的指令经过所述的基站模块传输到所述的机载模块中，从而控制飞机的运行。

所述的机载模块实现对不同品牌、不同型号的无人机的数据进行转化，并具有可扩展的传感器接口，所收集的飞行数据及传感器数据通过所述的无线通信模块转发给所述的基站模块，并利用所述的防撞模块来保证单机飞行安全。

所述的无人机智能识别功能，搭载特定机载模块的无人机可以实现自动入网，同时所述基站模块中的队列控制算法可以保证整个无人机队列的智能有序飞行，当接收到所述的人机交互模块的手动命令时，可以进行任务分配以及异步任务调度，并将飞行返回的数据通过所述的无线通信模块传输到所述的人机交互模块。

所述的人机交互模块能够预先规划无人机机群的飞行阵列，实时监控整个无人机机群的飞行姿态和单个无人机单元的飞行状况，根据监控参数实现整个飞行队列的手动控制，当飞行阵列或单机发生异常时可以进行预警提示，同时该模块支持多平台的同时联合控制，并向用户提供了可以随意打造自己专属无人机阵列飞行控制系统的二次开发接口。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果：本监控系统中的三个核心模块可以灵活的定制、即插即用；机载模块实现了不同品牌不同型号的无人机的数据转化协议，并具有可扩展传感器接口，通过多传感器的即插即用来辅助增强无人机的智能性；基站模块中集成了无人机智能识别功能，搭载特定机载模块的无人机可以实现自动入网，同时基站模块中的队列控制算法可以保证整个无人机队列的智能有序飞行，另外当人机交互模块有多个控制端接入时，基站模块可以按照优先级来保证各个控制端的异步控制；人机交互模块能够实时监控整个无人机机群的飞行姿态和单个无人机单元的飞行状况，根据监控参数可以实现整个飞行队列的手动控制，同时人机交互模块中拥有多个控制平台，用户可以根据自己的喜爱选择平台来自由定制整个无人机队列的飞行姿态，另外人机交互模块开放了二次开发接口，便于用户打造属于自己的无人机阵列飞行控制系统。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

本实用新型旨在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本实用新型的一个目的在于提出具有可扩展性好、稳定性好的无人机机群智能协同控制系统。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中始终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

以下模块分别介绍：

在编号3机载模块中，通过编号为4的MCU协议转化模块实现多品牌多型号无人机的飞控数据转换，使用编号为5的防撞模块来保护无人机阵列中各个无人机单元的安全飞行，并利用编号为6的传感器接口集成模块来集成各种传感器，方便用户扩展各种数据信息采集，辅助增强无人机的智能性；所述的4、5、6模块相关的数据通过编号为7的无线通信模块转发到编号为9的基站模块中。

在编号9基站模块中，通过编号为14的无线通信模块与编号为3的机载模块建立连接，使用编码为13数据收集模块来收集编号为3的机载模块上传的各种飞行数据，通过编号为10的智能编队控制模块对上述飞行数据进行处理，同时把预处理的控制指令数据反馈到编号为3的机载模块。当编号为15的人机交互模块下达的手动控制指令传输到编号为9的基站模块后，使用编号为12的任务分配模块来对这些指令进行任务分配处理，基站模块中编号为11的无人机自动识别模块可以识别搭载特定机载模块的无人机的自动入网，并将无人机的相关参数通过编号为14的无线通信模块反馈到编号为15的人机交互模块。

在编号为15的人机交互模块中，使用编号为16的阵列规划模块来预设无人机机群的飞行阵列，并通过编号为17的数据监控模块来实时显示飞行阵列的飞行姿态和单个无人机单元的飞行状况，当飞行阵列或者单个飞行单元出现异常时，编号为18的安全预警模块会自动进行预警提示。编号为19的多平台控制模块提供了遥控器、Kinect、平板、PC、手机端等的控制终端的接入，所有的控制指令通过编号为14的无线通信模块转发到编号为9的基站模块，并由编号为9的基站模块下达指令集给编号为3的机载模块，同时编号为15的人机交互模块还提供了编号为20的二次开发模块，方便用户打造个性化的无人机飞行阵列控制系统。

以上对本实用新型的特定实例结合图示进行了说明，很明显，在不离开本实用新型的范围和精神的基础上，可以对现有技术和方法进行很多修改。在本实用新型的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在本实用新型的技术要旨范围内，进行多种多样的变更。