[发明专利]一种对通信链路具有鲁棒性的固定翼无人机编队控制方法

说明书

本发明公开了一种对通信链路具有鲁棒性的固定翼无人机编队控制方法，涉及无人机技术领域，包括多架无人机，每架无人机包含单机控制模式和编队控制模式两种飞行控制模式；单机控制模式：每架无人机按照预先设置的单机航线独立飞行，无人机的制导指令由该架无人机的机载飞控计算机根据单机航线产生；针对固定翼无人机编队地面集中控制场景，现有通信链路备份方法无法避免通信链路不稳定导致的飞行安全隐患，本发明通过合理设计无人机编队飞行控制方法进一步增强存在通信链路不稳定条件下固定翼无人机编队飞行安全性。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，它涉及一种对通信链路具有鲁棒性的固定翼无人机编队控制方法。

背景技术

目前，由于无人机的智能化程度有限，在无人机编队飞行实际应用中，通常采用地面集中控制的方法，其基本过程是在地面根据整个编队飞行航线计算编队中每架无人机飞行航线，并通过通信链路周期性向编队中每架无人机发送相应的制导指令。与单架无人机相比，由于需要保持无人机编队队形，避免编队内部无人机之间相互碰撞，无人机编队飞行通常更依赖于地面站与无人机编队之间的无线通信链路。

由于无线通信信道衰落特性、地形因素、通信设备故障等原因，无法保障无人机编队飞行全过程中地面站与无人机编队之间的无线通信链路稳定可靠，存在无线通信链路中断的情况。当无线通信链路发生中断，若不进行有效处理，无人机编队将无法正常飞行，会发生无人机之间相互碰撞以及坠毁的情况，可能带来严重的财产损失和人员生命安全威胁，特别对于固定翼无人机，通常无法像旋翼无人机一样具备原地着陆的能力，通信链路中断对固定翼无人机编队影响更大。

针对固定翼无人机编队地面集中控制场景下的通信链路不可靠问题，现有方法主要沿用单架无人机情景下的处理方法，主要思想是提升通信链路可靠性，常采用通信链路备份的方法，在固定翼无人机上安装两套或多套独立的通信设备。在无人机编队场景下，存在以下问题：

(1)该种方法无法完全避免通信链路中断情况，并且由于要求编队中每架无人机通信链路均可靠，通信链路备份方法带来的可靠性将随着无人机编队规模的增加而降低。进一步地，对于中/大规模固定翼无人机编队，增加多套机载通信设备将导致成本大幅提升。

(2)在无人机编队中采用现有的通信链路备份方法，需要针对每架无人机选取最优的通信链路，将带来复杂的链路切换控制逻辑，其复杂度随无人机编队规模增加而显著增加。

(3)搭载多个通信设备，除考虑通信设备自身重量和体积外，还需要考虑相应供电电池的重量和体积，对于设备体积和重量敏感的小/微型固定翼无人机，由于载重和装载容量的限制，不宜采用通信链路备份的方法。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，针对固定翼无人机编队地面集中控制场景，提出一种对通信链路具有鲁棒性的固定翼无人机编队控制方法，避免通信链路长时间中断导致的编队飞行安全问题，同时对通信链路短时间中断具有一定的鲁棒性，增强存在通信链路不稳定条件下固定翼无人机编队飞行安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种对通信链路具有鲁棒性的固定翼无人机编队控制方法，包括多架无人机，每架无人机包含单机控制模式和编队控制模式两种飞行控制模式；

单机控制模式：每架无人机按照预先设置的单机航线独立飞行，无人机的制导指令由该架无人机的机载飞控计算机根据单机航线产生；

编队控制模式：多架无人机均由地面多机控制中心站控制，地面多机控制中心站依据编队航线计算每架无人机的制导指令，然后向编队中的每架无人机发送相应的制导指令；