[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

说明书

本发明涉及无人机导航技术领域，具体地说，涉及一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统及方法。其包括光电信号采集单元、地图加载单元、辅助导航单元、协同单元、控制器和存储器。本发明中通过设置的光电信号传感器发出并接收光束，然后利用光电信号接收模块接收光束产生的光电信号，并结合高度计算模块精确计算出无人机与障碍物之间的距离，并根据距离进行及时调整，从而及时的规避障碍物，解决GPS无信号或者信号弱时，无法精确控制无人机的问题，另外，通过协同单元进行无人机集群信号的同步，从而实现多个无人机的同步规避。

技术领域

本发明涉及无人机导航技术领域，具体地说，涉及一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统及方法。

背景技术

如今无人机不仅仅是应用在军事行业了，在农业上、摄影行业上都有所涉及，一般应用在这两个行业上的无人机都采用遥控器进行控制，可是不管在农业上还是摄影对无人机的要求都是越来越高，例如：农业上在山间的稻田进行喷灌或者摄影时对山川河流的拍摄，因此在这两张情况下对无人机规避的要求就会越来越高，而且有时候还需要多个无人机形成集群进行同步工作。

为了安全的考虑，很多无人机上都装有GPS导航，这样在遥控器无法控制的情况下，无人机根据预先加载的地图进行导航即可返回，但在山间GPS信号很容易受到干扰，这样无人机就无法顺利的返回，又或者GPS信号较弱导致无人机在返回的过程中不能够及时的规避阻碍物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于光电导航的无人机集群自主协同系统，包括光电信号采集单元、地图加载单元、辅助导航单元、协同单元、控制器和存储器；所述光电信号采集单元用于采集反射的光电信号；所述地图加载单元用于加载出存储器内的地图数据，并选取导航路线；所述辅助导航单元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；所述存储器用于存储地图数据。

作为本技术方案的进一步改进，所述光电信号采集单元包括光电信号传感器、信号输出模块；所述光电信号传感器用于对反射的光电信号进行采集，并通过输出模块将采集的光电信号输出至辅助导航单元，其中光电信号传感器安装在导航机体上。

作为本技术方案的进一步改进，所述辅助导航单元包括光电信号接收模块、高度计算模块和导航路线生成模块；所述光电信号接收模块用于信号接收输出模块输出的光电信号，并将该信号传输至高度计算模块；高度计算模块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生成相应的导航路线及飞行状态数据。

作为本技术方案的进一步改进，所述协同单元包括队列预设模块、导航机体预设模块、通信模块和协同模块；所述队列预设模块用于设置无人机集群的飞行队列；所述导航机体预设模块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，并利用通信模块与其他无人机进行协同信息的传输；所述协同模块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。

本发明目的之二在于，提供了一种基于光电导航的无人机集群自主协同方法，包括上述中任意一项所述的基于光电导航的无人机集群自主协同系统，包括如下方法步骤：

S1、载入地图数据，选取导航路线；

S2、利用光光电信号传感器采集导航机体发出的光电信号，具体的：

通过光电信号传感器采集地面地形信息与前方障碍物的位置信息，并获取集群中其他无人机相对位置；

S3、辅助导航单元将航迹规划路线与获取的视觉信息，比对集群间其他无人机的相对位置，拟合一个集群“虚拟”中心节点的无人机，计算飞行轨迹与规划路线的偏差量，然后利用控制器控制整个无人机集群；