[发明专利]一种多无人机序列飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种多无人机序列飞行控制方法，预先根据无人机序列飞行方案生成各无人机包括空间坐标和时间坐标的4D航迹，并分别导入各无人机的飞行控制系统；在进行序列飞行时，使用主动控制和被动控制相结合的控制方法：在通信正常情况下，各无人机按照地面站向各无人机实时发送的航点信息进行飞行，从而实现多无人机序列飞行的主动控制；在通信异常情况下，各无人机的飞行控制系统按照所述预先导入的4D航迹对该无人机进行控制，从而实现多无人机序列飞行的被动控制，直到通信情况恢复正常。相比现有技术，本发明具有更高的安全性和控制灵活性。

技术领域

本发明涉及一种多无人机序列飞行控制方法，属于多无人机序列飞行控制技术领域。

背景技术

近几年来，随着人工智能的快速发展，无人机(UAV,Unmanned Aerial Vehicle)控制技术领域也突飞猛进，相关技术越来越成熟，吸引人们眼球的当属无人机序列飞行的商业表演。无人机序列飞行是指预先设计出多无人机组合的队形阵列或图案，再依次将每个队形或图案对应的每架无人机的位置航点导入无人机飞行控制系统中，最后各无人机将按照飞行指令先后飞往指定航点完成队形的排列和变换。

目前无人机序列飞行表演主要有无人机搭载高功率的RGB灯进行静态或准静态的灯光秀和难度较高的多动态队形变换。无人机动态序列飞行需要解决授时和同步、导航和定位、数据、通讯和抗干扰、路径协调等多个难题。随着当前传感器技术、智能控制技术、信息融合技术以及无线通信技术的高速发展，无人机序列飞行变得容易实现，但同时也出现了很多关键问题，例如对于当前实现多无人机序列飞行的控制策略来说，安全性问题变得更加突出，也是未来无人机序列飞行表演成败的关键问题和技术“瓶颈”。

无人机飞行时会受到诸如磁场、天气以及外来物等不可控的环境因素影响，使得需要通信的多无人机序列飞行变得更加困难，安全风险系数也很大。目前多无人机序列飞行主要是采用3D导航技术设计航点，然后通过一对多的无线通信模块在线实时向无人机发送队列飞行计划的航点，最后由无人机执行各自指令组成期望的图案。在此过程中会出现很多当前技术还无法解决的问题，例如当前的多无人机序列飞行航点密集，导致计算量大，复杂度高，目前也没有一款专门的无人机航迹规划软件；还有通信容易中断，导致地面站无法发送指令，所有无人机会失控，风险不可估计等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种具有更高安全性的多无人机序列飞行控制方法。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种多无人机序列飞行控制方法，预先根据无人机序列飞行方案生成各无人机包括空间坐标和时间坐标的4D航迹，并分别导入各无人机的飞行控制系统；在进行序列飞行时，使用主动控制和被动控制相结合的控制方法：在通信正常情况下，各无人机按照地面站向各无人机实时发送的航点信息进行飞行，从而实现多无人机序列飞行的主动控制；在通信异常情况下，各无人机的飞行控制系统按照所述预先导入的4D航迹对该无人机进行控制，从而实现多无人机序列飞行的被动控制，直到通信情况恢复正常。

优选地，所述预先根据无人机序列飞行方案生成各无人机包括空间坐标和时间坐标的4D航迹，具体如下：首先根据序列飞行图案获取各无人机在包括空间坐标和时间坐标的4D坐标系中初始4D航迹，然后通过动画仿真的方式对各无人机的初始4D航迹进行修正。

进一步优选地，使用Blender动画软件进行所述动画仿真。

更进一步地，所述通过动画仿真的方式对各无人机的初始4D航迹进行修正，具体如下：

Step1：在Animation窗口模式下，根据无人机数量添加无人机模型，并进行序列编号；

Step2：根据预设定的时间，进行帧率的设置；

Step3:在初始帧处插入关键帧，根据无人机安全飞行距离整齐的排放位置，并保存位置坐标；