多无人机通信控制系统的制作方法

本实用新型涉及无人机通信控制领域，尤其是涉及一种多无人机通信控制系统。

背景技术：

随着无人机系统及其相关技术的快速发展，无人机的应用日益广泛。在军事、民用和商用方面，无人机被广泛应用于航拍侦察、物资空投、农业植保和目标追踪等领域。

但是随着应用环境逐渐复杂以及任务难度逐渐增大，传统的单无人机在执行任务过程中容易受到包括飞行视野限制、巡航能力差、无人机之间协同能力不足等因素的制约，已经无法很好地执行任务。相比之下，多无人机协同执行任务时具有显著优势，如多机协同追踪等。而针对多无人机的协同作业问题，现有的多无人机通信控制系统均存在不足。目前的无人机地面控制平台大都采用一对一的通信控制方式，功能单一且不具多机控制功能。而通过集成多套设备来实现多对多的通信控制方式使得设备复杂度提升、系统可移植能力差且通信存在干扰。目前这种多对多的通信控制方式还无法灵活实现对单架和对多架无人机控制的切换。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多无人机通信控制系统，本实用新型通过一对多的多无人机通信控制方式，极大地减少设备冗余和系统的复杂度，且增强了多无人机通信控制系统的可移植性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种多无人机通信控制系统，包括地面站和多套无人机系统，所述地面站包括地面监控系统和数据通信系统，用于监测无人机系统，向无人机系统发送命令和接收无人机系统传回的数据信息；其中每套无人机系统包括用于实现上网功能的无线通信单元、微型计算机单元、用于控制无人机飞行姿态的飞行控制单元、用于实现全球定位导航的定位单元、驱动无人机运转的驱动单元、用于无人机正常飞行的机械结构单元、用于感知周围环境的感知单元、电量检测单元以及电源；所述的无线通信单元与微型计算机单元相连，为无人机系统提供无线通信功能和上网服务；所述的定位单元与飞行控制单元直接相连，实现无人机定位导航；所述的驱动单元与飞行控制单元直接相连；所述的机械结构单元与驱动单元相连，并搭载于整套无人机系统，实现无人机运转飞行；所述的感知单元与微型计算机单元直接相连，安装在无人机系统周边；所述的电量检测单元连接电源和飞行控制单元，将电量数据及时传送给飞行控制单元；所述的电源直接对整套无人机系统进行供电。

作为优选的技术方案，所述无线通信单元采用3G/4G无线上网卡和WIFI无线网卡进行无线通信。

作为优选的技术方案，所述飞行控制单元为包括搭载气压计、加速度计和陀螺仪传感器的飞行控制板，所述飞行控制板能够利用获取当前飞行状态下板载传感器的数值。

作为优选的技术方案，所述定位单元包括M8N-GPS模块和罗盘，实现对无人机系统的定位。

作为优选的技术方案，所述驱动单元包括无刷电机和电调，由飞行控制单元控制驱动单元，用于驱动机械结构单元从而实现无人机空中飞行。

作为优选的技术方案，所述感知单元包含超声波模块、温度传感器、湿度传感器以及PM2.5传感器，用于获取外界环境的超声波、温度、湿度及PM2.5参数，实现对外部环境的实时监测。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型直接通过一对多的多无人机通信控制方式，极大地减少设备冗余和系统的复杂度，且增强了多无人机通信控制系统的可移植性。

2、本实用新型还引入分组控制的功能，实现对单个或多个无人机组的任务控制，提高无人机群的协作能力和灵活性。

3、本实用新型的数据通信方式主要采用3G/4G移动通信，具有通信距离长，通信范围广，时延低等特点。

附图说明

图1是本实用新型多无人机通信控制系统的硬件连接关系示意图。

图2是本实用新型多无人机通信控制系统的系统架构图。

图3是本实用新型多无人机通信控制系统的组网通信示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型一种多无人机通信控制系统，包括地面站和多套无人机系统，所述地面站包括地面监控系统和数据通信系统，用于监测无人机系统，向无人机系统发送命令和接收无人机系统传回的数据信息。其中每套无人机系统包括用于实现上网功能的无线通信单元、微型计算机单元，用于控制无人机飞行姿态的飞行控制单元、用于实现全球定位导航的定位单元、驱动无人机运转的驱动单元、用于无人机正常飞行的机械结构单元、用于感知周围环境的感知单元、电量检测单元以及电源等。

所述的无线通信单元与微型计算机单元相连，为无人机系统提供无线通信功能和上网服务；所述的定位单元与飞行控制单元直接相连，实现无人机定位导航；所述的驱动单元与飞行控制单元直接相连；所述的机械结构单元与驱动单元相连，并搭载于整套无人机系统，实现无人机运转飞行；所述的感知单元与微型计算机单元直接相连，安装在无人机周边；所述的电量检测单元连接电源和飞行控制单元，将电量数据及时传送给飞行控制单元；所述的电源直接对整套无人机系统进行供电，放置于机身。

上述的无线通信单元主要包括3G/4G无线上网卡和WIFI无线网卡，用于实现互联网服务和接入无线通信网络。

上述的飞行控制单元包括搭载气压计、加速度计和陀螺仪等传感器的飞行控制板；飞行控制板能够利用获取当前飞行状态下板载传感器的数值，如加速度、高度等，进行双环PID控制，维持无人机系统飞行稳定。

上述的定位单元包括M8N-GPS模块和罗盘，不仅能够用于同时实现北斗导航，GPS导航和GLONASS导航，还能获取无人机的当前航向。定位单元能够实现为无人机系统提供精准的定位，帮助地面站及时获取无人机系统当前位置，还能帮助无人机系统根据当前航向偏差及时调整航向。

上述的驱动单元主要包括无刷电机和电调，由飞行控制单元控制驱动单元，用于驱动机械结构单元从而实现无人机空中运转。

上述的机械结构单元与驱动单元相连,主要包括无人机机架、底架、螺旋桨等元件。其中机架还包括机臂，机身等。

上述的感知单元包含超声波模块，温度传感器，湿度传感器，PM2.5传感器等，用于获取外界环境的各项参数，实现对外部环境的实时监测。其中超声波模块能够实现对无人机飞行系统周围障碍物的判断，帮助无人机及时规避障碍。

上述的微型计算机单元等待接收地面站发送的数据包，获取下一步飞行命令后，向飞行控制单元发送飞行控制命令，控制无人机建立新的飞行任务和完成飞行姿态。同时，微型计算机单元用于获取感知单元所有传感器的值，同时实时将全部数据更新至服务器。

上述的电量检测单元包括电压电流传感器，用于实现对无人机飞行系统电量的实时检测。

上述的电源用于对整套无人机系统进行供电。

上述的地面站包括地面监控系统和数据通信系统，用于监测无人机，向无人机发送命令和接收无人机传回的数据信息。

本实施例中，上述多无人机通信控制系统的实现方法如下：

每套无人机系统具备唯一ID号。无人机在起飞前需向地面站部署的服务器登记该无人机系统的组号、ID号、IP地址、地理信息和最后一次更新时间。地面站将建立并维护有关组号、ID号、IP地址、地理信息和最后一次更新时间索引的数据表。组号实现对无人机的分组编号，ID号实现对无人机系统的唯一标记，IP地址用于实现通信，地理信息用于地面站获取当前处于飞行状态下的无人机群中每架无人机所处的地理位置，最后一次更新时间用于判断无人机是否未能在规定时间内实现数据表更新，即用于识别该无人机与地面站的通讯故障或中断。

所有的无人机起飞后，如图2，通过无线通信单元定时将上述信息发送到地面站服务器，地面站端服务器端自动更新地面站端数据表中所对应无人机ID号的其他数据项信息，包括IP地址、地理信息和最后一次更新时间，该数据表包含了所有当前处于飞行状态下的无人机系统的上述详细信息。

地面站的地面监控系统通过读取该数据表的信息实时监测无人机群的详细信息并识别当前是否有无人机系统处于通讯中断或故障状态。

地面站通过数据通信系统发送包含ID号和命令控制信息的数据包到无人机端的无线通信单元实现对单一无人机的控制。当收到数据包的无人机ID号与该数据包解码后得到的ID号一致，则执行；反之不执行。如图3，地面站还可以通过发送包含组号和命令控制信息的数据包实现对无人机的分组控制。当收到数据包的无人机组号与该数据包解码后得到的组号一致，则执行该命令并转发该数据包至其他无人机系统；反之只转发数据包，不执行该命令。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。