[发明专利]一种基于无人机编队飞行的区域监测系统及其运行方法

权利要求书

1.一种基于无人机编队飞行的区域监测系统，包括无人机系统和地面控制基站，其特征在于：无人机系统包括M+N个载荷及型号完全相同的无人机，其中任务机数量为M个，冗余机数量为N个，M、N均为正整数，M≥3，单个无人机包括无人机平台、机载通讯模块、机载控制模块、监测设备；地面控制基地包括控制中枢、电源管理单元、任务数据处理模块及监测任务处理系统；所述控制中枢根据监测任务自动生成无人机航迹信息，机载控制模块经由机载通讯模块接收已生成的航迹信息控制无人机编队飞行，各个机载通讯模块同时接收自身无人机平台各传感器实时的姿态信息并将数据传输给控制中枢，控制中枢根据监测任务和接收到的各无人机姿态信息实时对航迹信息进行校正，并向各个无人机反馈校正后的航迹信息；区域监测系统工作时，任务机做空中圆周循环飞行，冗余机位于地面控制基地；任务数据传输模块与监测设备实时通讯获得监测数据信息，监测任务处理系统接收并处理任务数据传输模块传输的监测数据信息，最终实现对监测任务所要求的监测的目标区域进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的区域监测系统，其特征在于：所有任务机的飞行轨迹重合，编队飞行时保持等间距飞行。

3.根据权利要求2所述的区域监测系统，其特征在于：所述监测设备包括红外探测设备、雷达探测设备及摄像设备。

4.根据权利要求1至3任一项所述的区域监测系统，其特征在于：所述控制中枢包括控制单元和通讯单元，所述电源管理单元设置有停机坪和充电装置。

5.根据权利要求4所述的区域监测系统，其特征在于：所述充电装置为无线充电模块或自动换电池平台。

6.根据权利要求5所述的区域监测系统，其特征在于：地面控制基地位于任务机飞行轨迹圆心向地面垂直投影位置。

7.根据权利要求5所述的区域监测系统，其特征在于：地面控制基地数量大于等于1个，且在监测区域内外均有设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于无人机编队飞行的区域监测系统运行方法，其特征在于：

(1)地面控制基站获取监测任务；

(2)任务数据处理模块对监测任务所要求的任务目标区域进行数据处理，得出任务轨迹信息；

(3)控制中枢对比任务机目前航迹信息和任务轨迹信息并向所有任务机发送，初次起飞时直接发送任务轨迹信息；

(4)所有任务机接收任务轨迹信息，并起飞达到任务轨迹；

(5)无人机获得自身飞行姿态信息并传输给机载控制模块；

(6)所有任务机彼此通信，确定编队情况；若已达到预定编队状态，则继续步骤(6)，否则向地面控制基站反馈目前航迹信息并返回步骤(3)；

(7)依照任务航迹信息巡航飞行并启动监测设备；

(8)监测设备向地面控制基站实时反馈监测数据；

(9)地面控制基站接收并通过监测任务处理系统处理监测数据，到达全天候实时立体式监测目标。

9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于任务航迹信息包括飞行高度、圆周飞行半径、巡航速度、等间距编队飞行参数。

10.根据权利要求8或9所述的运行方法，其特征在于步骤(6)所述巡航飞行中有冗余机更换检测程序，其运行方法如下：

(1)任务机对自身电池电量定时进行检测，若电量在预定阈值以上，则继续巡航飞行，若低于预定阈值，则启动冗余机更换程序；

(2)所有任务机进入悬停状态，同时向地面控制基站反馈目前位置信息；

(3)地面控制基站进行数据处理，将电量低任务机空间位置信息发送给冗余机；

(4)冗余机起飞到达预定空间位置并启动监测设备；

(5)低电量任务机返航同时冗余机代替低电量任务机进行圆周巡航飞行；

(6)低电量任务机返回地面控制基站后完成充电，角色更换为冗余机待命。