[发明专利]无人机集群可视导航任务协同方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机导航技术领域，特别涉及一种基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同方法。

背景技术

无人机可视导航中存在需要传感设备多，视觉信息数据量大，数据融合处理实时性要求高等问题。由于无人机发展逐渐小型化，具有承载能力有限，信息处理能力有限，能量资源有限等特点，多架无人机协作可视导航成为一个重要的发展趋势。为实现可视导航任务的协同，大数据量视觉信息的处理和有效的应用逐渐引起人们的重视，多架无人机之间的信息传输也成为迫切需要解决的关键问题之一。

传统的无人机集群通信技术基本是面向文本传输的，基本不能传输图像视频，相应的文本信息基本是一些设定的控制指令，路径规划信息和或无人机相对位置、速度、姿态等信息，而不是根据图像视频等自动生成的语义文本，从而传送文本信息量一般较少，占用带宽也较小。目前无人机集群可视导航任务协同相关研究很少，但已引起学术界和工业界的极大关注。若在无人机集群协同通信进行可视导航中直接传输视频图像，则与传统的文件传输有着明显的不同，视频图像传输时数据量大，需占用带宽也较大。可视导航中飞行环境场景快速变化导致视频数据传输量大和无人机组网链路带宽有限的矛盾，使得视频传输技术在无人机集群中的应用受到很大制约。为减少无人机通信硬件设备的改造，降低成本，迫切需要减少可视导航中的冗余数据量，以达到较好的传输效果。

为降低图像数据信息和视频流信息传输量，以往在信息的编解码、信息压缩、信息调制等方面已有大量的研究成果，但基本还是基于纯粹的视频图像数据进行传输的，传输量较大。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同方法，包括以下步骤：S1.确定无人机集群中无人机的数目，并为无人机集群建立面向任务的可视导航；S2.根据每架无人机的信息处理能力，确定每架无人机的任务分工，其中，无人机集群中包括发送方无人机和接收方无人机；S3.每架无人机通过其机载的视觉传感设备获得可视导航信息和/或通过通信从其他无人机或设备获得可视导航所需的视频图像信息，并在其机载的图像理解设备中进行融合处理生成语义文本文件；S4.根据任务请求，发送方无人机将语义文本文件进行信息压缩，并将压缩后信息发送给接收方无人机；以及S5.接收方无人机根据接收到的压缩后信息，融合自身状态信息以及其机载视觉传感设备获得的飞行环境信息生成所需的可视导航飞行控制指令。

根据本发明实施例的基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同方法，将图像理解生成语义文本的思路应用在航空领域，可以有效的减少无人机集群协作可视导航中实时视频、图像传输的信息传输量，减少带宽占有量，减少接收端无人机信息处理量，实时性好，是实现无人机集群可视导航任务协同以避障避险的有效技术。

在本发明的一个优选的实施例中，步骤S3包括：S31.通过机载的视觉传感设备采集可视导航所需的视频图像信息和/或通过通信从其他无人机或设备获得可视导航所需的视频图像信息；S32.通过图像处理和识别技术获得视频图像信息的特征；S33.对照图像模型库的图像信息和字典知识库的关键字释义进行检索识别；S34.生成语义文本信息。

在本发明的一个优选的实施例中，步骤S3进一步包括：S35当图像语义生成模块检索到新的图像或新的关键字时，存入图像模型库中或字典知识库中。

本发明的另一目的在于提出一种基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同系统，无人机集群包括多个无人机，每架无人机包括：视觉传感设备，用于获取可视导航信息；图像理解设备，用于根据视觉传感设备获得的可视导航信息，生成语义文本信息；信息通讯设备，用于根据任务请求压缩语义文本信息，并发送和接收压缩后信息；计算处理设备，用于根据接收到的压缩后信息和自身获得的信息，进行计算处理，生成所需的可视导航飞行控制指令。

根据本发明的基于语义文本传输的无人机集群可视导航任务协同系统，具有无人机集群协作可视导航过程中实时视频、图像传输的信息传输量少、带宽占有量少的优点，同时接收端无人机信息处理量小，实时性好，可以实现无人机集群可视导航任务协同。