[发明专利]无人机集群导航系统

说明书

本发明涉及无人机控制技术领域，具体是无人机集群导航系统，包括多台多旋翼的无人机、多个地面测距基站和远程控制端；无人机包括控制单元和与控制单元分别连接的声波测距发射器、声波测距接收器、脉冲信号收发器和气压传感器，气压传感器用于检测无人机的海拔高度；地面测距基站也包括顺序连接的脉冲信号收发器和运算单元；运算单元将运算结果发送至远程控制端；通过地面测距基站和气压传感器计算出无人机的当前位置，并通过远程控制终端控制所有无人机轨迹，从而完成对无人机群的导航和控制；同时，无人机群中所有的无人机都通过声波测距判断自身与其他无人机之间的距离，通过控制单元自行调节机身，避免无人机相撞。

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，具体是无人机集群导航系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。

目前，无人机是单独工作，工作能力受到制约，如果能形成集群系统，则极大的提高无人机的工作能力。因此，需要设计一种多旋翼无人机集群系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供无人机集群导航系统，能够控制无人机集群飞行，避免多个无人机之间出现相互碰撞的情况。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的无人机集群导航系统，包括多台多旋翼的无人机、多个地面测距基站和远程控制端；

所述无人机包括控制单元和与所述控制单元分别连接的声波测距发射器、声波测距接收器、脉冲信号收发器和气压传感器，所述声波测距接收器用于接收其他无人机的声波测距发射器发射的声波，所述无人机通过接收到其他所述无人机发送出的声波频率进行身份识别，所述气压传感器用于检测所述无人机的海拔高度；

所述地面测距基站也包括顺序连接的所述脉冲信号收发器和运算单元；

所述运算单元将运算结果发送至所述远程控制端。

无人机群在飞行时非要需要注意无人机之间的间隔距离，从而避免相撞，因此本发明中的无人机采用声波测距的方式感应无人机群中其他无人机距离自身的距离，每个无人机会定时通过声波测距发射器发送一段一定频率的声波，其余无人机在通过声波测距接收器接收到该频率的声波后立即再次发送出自身特定频率的声波，多道不同频率的声波返回至原处，由于声波的速度在此时是不变，该无人机即可通过简单计算得出其余无人机与自身的距离，由于集群飞行时，所有的无人机的相对位置是已知的，并且对应声波的频率也不一样，因此当距离太近时，控制单元可以自行调整位置使其保持安全距离；此外，本发明通过安装在地面的多个地面测距基站和远程控制终端协同作用控制无人机群的飞行姿态和飞行轨道，地面测距基站会定时向无人机群中的每个无人机发送一段特定波形的脉冲信号，无人机的脉冲信号收发器在接收到脉冲信号后立马返回一段脉冲信号，返回的脉冲信号带有每个无人机的身份信息以及气压传感器的测定的海拔高度信息，每个地面测距基站通过计算返回脉冲信号的接收时间即可以计算出无人机与地面测距基站的距离，同时，每个地面测距基站将距离数据发送到远程控制终端内进行计算，由于地面测距基站的海拔高度是一定的，通过多点距离和高度可以很容易地计算出每一个无人机的准确位置，得到每个无人机的当前位置信息后，即可根据需要控制无人机飞往下一个位置，从而实现无人机集群的导航与控制，由于考虑到数据在传输的过程中会有延迟，因此声波测距自行调整位置的优先级高于远程控制终端对无人机的控制，以避免无人机相撞，安装距离可以通过控制单元进行设置。

进一步，所述无人机还包括与所述控制单元连接的GPS定位模块和4G通信模块。

进一步，所述无人机通过接收到其他所述无人机发送出的声波频率进行身份识别。