[发明专利]多无人机协同编队飞行管理系统及方法

说明书

本发明涉及多无人机协同编队飞行管理系统及方法，其中系统包括：任务规划模块，用于为多无人机协同编队设定任务类型，任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；路径规划模块，用于为多无人机在执行任务的过程中生成飞行路径；编队集结模块，用于控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点；编队保持模块，用于控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型；编队重构模块用于重构多无人机协同编队的几何阵型。本发明实现了多无人机在复杂环境、不完全通信以及动态拓扑等特殊条件下的编队飞行管理决策、路径规划以及编队控制，提高了多无人机的任务执行效率和效果，管理安全可靠。

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，特别是涉及一种多无人机协同编队飞行管理系统及方法。

背景技术

由于无人机具有机动性好、使用方便以及无人员伤亡风险等特点，被广泛应用于军用和民用领域。无人机在复杂环境下执行巡逻、目标搜索和目标跟踪任务时，由于障碍密度大、空域受限以及机载传感器能力不足等原因，导致单机观测存在观测范围狭窄、观测精度低以及目标易丢失等缺点，而多机协同可获得更大的观测范围、观测精度以及更好的抗丢失性。当执行野外大面积长里程探测任务时，单机受能源限制难以独立完成，而多机可进行分工协作，提高了探测效率。但是，目前针对多无人机协同编队飞行的管理系统及方法存在效率低、自动化程度低、操作复杂等问题，限制了多无人机协同编队的应用和发展。

发明内容

基于此，有必要针对目前的多无人机协同编队飞行的管理系统及方法存在效率低、自动化程度低以及操作复杂等问题，提供一种多无人机协同编队飞行管理系统及方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种多无人机协同编队飞行管理系统，该系统包括存在于集中控制节点和分布式控制节点上的任务规划模块、路径规划模块、编队集结模块、编队保持模块和编队重构模块；

所述任务规划模块用于为多无人机协同编队设定任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

所述路径规划模块用于为多无人机生成执行任务过程中的飞行路径；

所述编队集结模块用于控制多无人机同时到达各自的集结点以及控制多无人机同时返回各自的出发点；

所述编队保持模块用于控制多无人机协同编队保持固定的飞行阵型；

所述编队重构模块用于重构多无人机协同编队的几何阵型。

相应地，本发明还提出一种多无人机协同编队飞行管理方法，该方法包括以下步骤：

设定多无人机协同编队的任务类型，所述任务类型包括协同巡逻任务、协同探测任务、协同目标搜索任务和协同目标跟踪任务；

生成多无人机在执行任务过程中的飞行路径；

控制多无人机同时到达各自的集结点，所述多无人机协同编队开始执行任务；

执行任务完成后，控制多无人机同时返回各自的出发点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明对多无人机系统编队飞行任务的各阶段性需求进行了“一站式”集成，操作使用简便，自动化程度高，基本设置项简洁，各子任务由相应的功能模块完成并自动过渡，智能化程度高；

(2)本发明采用面向功能的系统结构，比面向任务的系统结构更加精简，解除了各模块的功能耦合，功能模块能够覆盖所有任务的功能需求，每个任务可按照其任务周期快速调用相应的模块，效率高；