[发明专利]无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法在审

专利信息
申请号: 202110297930.8 申请日: 2021-03-19
公开(公告)号: CN113110569A 公开(公告)日: 2021-07-13
发明(设计)人: 赵太飞;容开新;姜卓秀;张爽;薛蓉莉 申请(专利权)人: 西安理工大学
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10
代理公司: 西安弘理专利事务所 61214 代理人: 宁文涛
地址: 710048 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 无线 紫外光 协作 无人机 编队 动态 围捕 方法
【权利要求书】:

1.无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法,其特征在于,给每架无人机内装紫外光MIMO通信模块(1),所述紫外光MIMO通信模块包括半球型LED阵列装置(2),半球型LED阵列装置(2)表面都被划分为M个纬线方向和N个经线方向,在经纬交点处安装紫外LED发送装置(3),所述半球型LED阵列装置(2)顶部设置有全向接收机(4),所述全向接收机(4)还通过线缆电连接有中心控制器(5),在半球型LED阵列装置(2)的前后左右四面均安装有一个分光器(6),四个所述分光器(6)能接收到对应面一整面的紫外LED发送装置(3)发出的紫外光,所述紫外LED发送装置(3)朝对应面的分光器(6)发射紫外光后经分光器(6)分为两束,一束射向目标,另一束射向中心控制器(5),所述紫外LED发送装置(3)和中心控制器(5)还分别通过线缆电连接无人机控制系统。

具体步骤如下:

步骤1,初始化无人机与目标的位置和速度信息,每架无人机通过紫外LED发送装置(3)发出自身状态信息并通过全向接收机(4)接收相邻无人机的状态信息并存储;

步骤2,无人机利用紫外光MIMO通信模块(1)实时探测目标信息并和其余无人机实时共享;

步骤3,若发现目标后无人机到达期望的环航位置将目标包围在编队内部,然后执行步骤4,若未发现目标则重复步骤2;

步骤4,无人机利用紫外光MIMO通信模块(1)继续实时探测目标的运动信息并且实时调整环航位置;

步骤5,当环航编队与目标的相对静止时缩小当前的环航半径,视为围捕成功,环航结束,若不稳定则重复步骤4。

2.根据权利要求1所述的无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法,其特征在于,所述每个紫外LED发送装置(3)都有自身的编码,由纬向编码和经向编码组成,该编码反映紫外LED发送装置(3)发射光束相对于节点自身的方向;每个紫外LED发送装置(3)均能独立发送信息,完成信息的发出任务。

3.根据权利要求2所述的无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法,其特征在于,飞行过程中紫外光MIMO通信模块(1)实时探测目标信息具体为:无人机飞行过程中,紫外LED发送装置(3)发射紫外光脉冲信号,当照射到目标物上时会发生反射和散射,全向接收机(4)接收到反射回来的光信号,通过测量发射和接收到光信号的时间间隔计算出目标的距离。

4.根据权利要求3所述的无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法,其特征在于,所述中心控制器(5)包括依次通过线缆电连接的光电管(7)、恒定比例起止时刻鉴别器(8)、数字延迟电路(9)、寄存器(10)及单片机(11),所述单片机(11)通过线缆电连接无人机控制系统,所述全向接收机(4)和所述恒定比例起止时刻鉴别器(8)通过线缆电连接,所述紫外LED发送装置(3)朝对应面的分光器(6)发射紫外光后经分光器(6)分为两束,一束射向目标,另一束射向光电管(7)。

5.根据权利要求4所述的无线紫外光协作下的多无人机环航编队动态围捕方法,其特征在于,飞行过程中紫外光MIMO通信模块(1)实时探测目标信息具体按照如下步骤实施:

步骤2.1,无人机上的紫外LED发送装置(3)发出窄脉冲光波信号,光波经分光器(6)发射出去分为两束,一束经光电管(7)采集光信号转换为电信号后传递给恒定比例起止时刻鉴别器(8),恒定比例起止时刻鉴别器(8)触发计时,触发计时后,信号进入数字延迟电路(9)中;

另一束射向目标,经过目标反射后经全向接收机(4)接收,全向接收机(4)将接收到的信号电传递给恒定比例起止时刻鉴别器(8),恒定比例起止时刻鉴别器(8)触发后停止计时,经恒定比例起止时刻鉴别器(8)发出的脉冲信号经过数字延迟电路(9)后直接进入寄存器(10);

步骤2.2,单片机(11)读取寄存器获得延迟单元数量N,设单个延迟单元延时为t0,则起止时间间隔为t=t0×n,则目标距离其中c为光速,计算目标距离后将该信息传送给无人机控制系统。

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