[发明专利]一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统及方法

权利要求书

1.一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统，其特征在于，包括光电信号采集单元(100)、地图加载单元(200)、辅助导航单元(300)、协同单元(400)、控制器(500)和存储器(600)；所述光电信号采集单元(100)用于采集反射的光电信号；所述地图加载单元(200)用于加载出存储器(600)内的地图数据，并选取导航路线；所述辅助导航单元(300)用于结合采集的光电信号和加载的地图数据的得出相应的导航数据，并将导航数据传输至导航机体；所述协同单元(400)用于选定无人机集群中的导航机体，并使无人机集群进行机间通信；所述控制器(500)用于控制各个单元进行工作以及导航机体的飞行状态；所述存储器(600)用于存储地图数据；

所述协同单元(400)包括队列预设模块(410)、导航机体预设模块(420)、通信模块(430)和协同模块(440)；所述队列预设模块(410)用于设置无人机集群的飞行队列；所述导航机体预设模块(420)用于设置无人机集群中的导航机体，导航机体用于发出光电信号，并利用通信模块(430)与其他无人机进行协同信息的传输；所述协同模块(440)用于对无人机集群进行协同控制，用于预测并规避威胁位置；

协同模块(440)采用导航指标避障算法，其算法公式如下：

其中，V_k为k时刻导航机体的航向速度；S_k为k时刻导航机体的位置；B_k为k时刻阻碍物的威胁范围；J₁(k)为k时刻导航机体的规避角度；

在具体工作时，首先初始化基本参数，并令k＝1，然后计算导航机体在k时刻需要规避的角度J₁(k)，根据J₁(k)更新导航机体的航向角，并通过通信模块(430)将更新信号发送至其余无人机，然后与导航机体做同步的更新，若此时的航向角足够规避阻碍点，则算法结束，导航机体及其余无人机复位，反之令k＝k+1，再重复上述步骤，直至航向角足够规避阻碍点。

2.根据权利要求1所述的基于光电导航的无人机集群自主协同系统，其特征在于：所述光电信号采集单元(100)包括光电信号传感器(110)、信号输出模块(120)；所述光电信号传感器(110)用于对反射的光电信号进行采集，并通过信号输出模块(120)将采集的光电信号输出至辅助导航单元(300)，其中光电信号传感器(110)安装在导航机体上。

3.根据权利要求2所述的基于光电导航的无人机集群自主协同系统，其特征在于：所述辅助导航单元(300)包括光电信号接收模块(310)、高度计算模块(320)和导航路线生成模块(330)；所述光电信号接收模块(310)用于接收信号输出模块(120)输出的光电信号，并将该信号传输至高度计算模块(320)；高度计算模块(320)用于利用光电信号对导航的距离进行计算，并通过导航路线生成模块(330)生成相应的导航路线及飞行状态数据。