[发明专利]一种可扩展的异构多无人机协同灭火系统

说明书

本发明涉及一种可扩展的异构多无人机协同灭火系统。所述系统采用了可扩展的开放架构，通过与平台无关的IDL接口描述文件在任务层面对所需接口进行描述、利用CORBA规范对接口描述文件解析，可实现无人机协作完成野火监测、定位以及精准灭火，未来可将协同灭火系统应用到多种无法由单一无人系统完成的多无人机协同场景。针对多无人机联合森林大火自动监测、定位、灭火这一任务场景，本申请在任务层面通过IDL语言设计了该任务场景下所需的可扩展、继承、模块化的通用接口描述，并采用CORBA规范对其解析，生成对应各种无人系统平台的桩与框架文件，实现了面对森林野火监测、定位、灭火的满足与无人系统平台无关、快速技术插入、可扩展的框架。

技术领域

本发明涉及灭火系统技术领域，尤其涉及一种可扩展的异构多无人机协同灭火系统。

背景技术

为了确保自主飞行无人机适应环境或配置变化，自主飞行无人机的飞行控制系统必须具备高度复杂的性能，例如重构控制算法的能力；对新技术的即插即用扩展性；不同组件(运行在不同处理器上的不同组件)之间的相互操作性；以及开放的软件结构，能够由用户扩展以提供新的或扩展的功能。这些性能将确保系统的开放性和自适应性，即系统能够灵活集成任何其他工具开发的资源，能够动态重构以快速适应情况的变化。这些要求是对自主飞行无人机的飞行控制系统设计人员极大的挑战，目前所开发的诸多飞行控制系统存在很大的局限性，它的封闭/专用性使得数据交换复杂、不灵活，限制了硬件的改动和软件的重配。对此，国内外许多机构进行了大量的仿真和试验，无人自主飞行控制中所需要的单项技术和算法(如视觉感知、轨迹规划、导航和智能控制)的研究已经较为成熟。

当前无人自主飞行控制系统虽然具备了一定服务功能，但仍存在下列几个主要问题：系统组成部件众多，各部件之间广泛存在着各种差异，包括不同的硬件设备、操作系统、编程语言、通信协议等，对这些部件如何协调工作需要做大量的工作；设备之间紧密耦合，添加或更换一个设备意味着对当前现存许多设备的调整，这些调整既包括硬件方面的调整，也包括对软件的调整，对原有软件进行功能扩充、代码修改等，因此也涉及到对已有软件的大量重复测试工作，降低了开发效率和系统稳定性；各个设备之间连接关系复杂，现在存在以太网连接、1553总线连接以及串口连接，不同的连接关系存在不同的访问方式、寻址方式，复杂的连接关系导致了复杂的数据控制流程，增大了软件开发的难度和测试工作量，延长了开发周期。对此，目前最大的困难是缺少一种通用的软件平台，实现各子系统的集成和实时分布式通信。

C0RBA(Common Object Request Broker Architecture，公共对象请求代理体系结构)是由OMG(Object Management Group，对象管理组织)组织制定的一种标准的面向对象应用程序体系规范，正是提供了支持形成这样的通用软件平台的统一接口，提供了一种软总线。CORBA体系结构是OMG为解决分布式处理环境(DCE)中硬件和软件系统的互连问题而提出的一种解决方案。硬件模块可以看成是对象，使用CORBA可以解决接口统一问题。

例如，现有技术中公开号为CN102081545A的专利文献提出了一种在嵌入式平台上实现软件通信架构(SCA)的方法，以CORBA中间件作为软件总线，以XML文件作为信息中间件，在PowerPC和DSP嵌入式平台上构建一个框架软件；使用组件引擎(CE)辅助SCA开发的工具，对系统进行软件建模和硬件建模；使用CORBA编译器编译核心框架的IDL代码，生成接口的桩文件和框架文件，实现框架接口的伺服类；使用CE软件为系统的应用模型和平台模型生成XML域描述文件；对CE的代码生成器进行改进扩展，编写设备和构建程序框架的代码模板，实现构件程序及设备程序，在不同节点上运行应用构件程序及设备程序，测试波形功能的正确性。

基于无人自主飞行系统的技术需求，本申请的目的在于以CORBA体系结构作为技术支撑建立实现各子系统的集成和实时分布式通信的无人自主飞行系统。