[发明专利]基于光学编码LED航灯的无人机编队协同控制系统及方法

权利要求书

1.基于光学编码LED航灯的无人机编队协同控制系统，其特征在于：系统包括视觉传感器、视觉计算机、编队控制计算机、飞行控制计算机、多个LED航灯，其中：

所述的视觉计算机包括视觉测量模块、视觉解码模块、视觉编码模块；

所述的视觉编码模块用于将无人机身份信息及航向和轨迹信息编码为不同频率的闪烁灯光；

所述的LED航灯用于发出由视觉编码模块进行编码的频闪灯光；

所述的视觉传感器用于观测其视野内的其他无人机LED航灯所发出的频闪灯光信号；

所述的视觉测量模块用于将频闪灯光信号转换为数字信号；

所述的视觉解码模块用于提取数字信号中的编码信息；

所述的编队控制计算机根据上述编码信息给出维持编队所必须的飞行位置和航向控制指令：

所述的飞行控制计算机根据上述控制指令给出无人机舵机、发动机的控制量。

无人机编队中的各无人机均安装上述系统，编队中前方无人机发出的频闪灯光被后方无人机上的视觉测量模块观测并由视觉解码模块解码，从而实现信息在编队中的无人机之间传递。

2.根据权利要求1所述的基于光学编码LED航灯的无人机编队协同控制系统，其特征在于：所述的LED航灯的数量为两个，其中安装在左侧翼尖的为红色，安装在右侧翼尖的为绿色。

3.基于光学编码LED航灯的无人机编队协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、编队中无人机基于虚拟结构法，预先指定一架长机和多架僚机，预设飞机编队队形以及各僚机与长机的相对位置偏移；长机的控制计算机设定自身身份信息及航向和轨迹信息，由其视觉计算机中的视觉编码模块进行编码，并由长机LED航灯发送编码过的频闪灯光信息。

S2、编队中僚机的视觉测量模块观测到长机LED航灯的频闪灯光信息后，由其视觉计算机中的视觉解码模块解码，从而识别锁定长机，并解码得到的长机航向和轨迹信息。

S3、编队中僚机基于长机航向和轨迹信息，通过其编队控制计算机向飞行控制计算机发出指令，调整飞机飞行航向与长机保持一致。

S4、编队中僚机的视觉计算机计算长机LED航灯在视觉传感器上的成像长度，以及翼展中点相对视觉传感器平面中心的偏移。

S5、编队中僚机的视觉计算机计算本机与长机在机体水平坐标系下的相对位移。

S6、基于长机与本机的相对偏移信息，编队中僚机的编队控制计算机)对各自身位置进行控制。

S7、编队中僚机的飞行控制计算机将位置控制指令转换为相应的飞机油门与舵量指令，实现各跟随飞机对长机相对位置的保持。