[发明专利]一种支持多无人机自主飞行的地面站控制系统

摘要

本发明的一种支持多无人机自主飞行的地面站控制系统，包括多无人机飞控导航平台和地面站软件控制平台，多无人机飞控导航平台和和地面站软件控制平台通过无线数传NFR24L01模块进行通信控制。其中多无人机飞控导航平台包括飞行控制增稳模块、GPS/INS组合导航模块、桨叶电机输出执行模块、数据解析封装模块、无线数据传输模块以及传感器检测模块。地面站软件控制平台包括用户指令输入模块、状态地图显示模块、数据存储与回放模块、任务分配协同控制模块最后包括无线数据传输模块。本系统支持多无人机编队协同任务控制航迹规划功能，具有可扩展性、稳定性好的特点。并且支持权限切换，可有效减少自主飞行时由于地面站和无人机通信引起的坠机事故。

主权项

1.一种支持多无人机自主飞行的地面站控制系统，其特征在于，包括：多无人机飞控导航平台，地面站软件控制平台以及遥控器辅助模块，所述多无人机飞控导航平台包括多架不同类别的无人机，其中所述多无人机飞控导航平台进一步包括：飞行控制增稳模块，用于搜集机身各种姿态数据，并且接收来自于地面站或者遥控发来的控制指令，对机身各种姿态数据以及遥控指令进行混合处理，以解除无人机自身各个机械结构之间的物理耦合性、非线性这两个不良的物理特性，并且使得无人机在外部扰动作用下保持无人机平稳飞行；传感器检测模块，用于感知机身飞行信息与外界环境信息；包括了三轴加速度计、三轴磁力计、三轴陀螺仪、气压高度计、温度传感器；桨叶电机输出模块，用于执行飞行控制增稳模块解算出的控制指令，其中包括常用无人机使用的无刷电机、舵机、电调、齿轮传动机构；数据解析封装模块B，所述数据解析封装模块B主要有两个功能，第一对无人机飞行状态数据进行滤波解析处理，第二对滤波解析处理后的无人机飞行状态数据进行通信协议的数据封装，以保证多无人飞控导航平台与地面站软件控制平台数据通信的正确性；无线数据传输模块，所述无线数据传输模块主要用于多无人飞控导航平台与地面站软件控制平台数据通信以及任意两架无人机之间的数据通信，本系统为每架无人机配置无线数据传输模块用于编队协同任务；GPS/INS组合导航模块，所述GPS/INS组合导航模块用于精确的测量每架无人机的GPS位置；所述地面站软件控制平台进一步包括：交互式用户指令输入模块，所述交互式用户指令输入模块用给整个无人机协同控制系统布置任务，并且在飞行前期需要对每架无人机进行系统参数配置，系统参数具体包括每架无人机编队飞行的最小安全距离、飞行器自身参数设定；状态与地图显示模块，所述状态与地图显示模块其中状态显示功能是根据自定义数据帧格式对接收数据进行解析后将无人机机身姿态角及其变化率、无人机位置信息、地速、航向信息、飞行高度、控制输入量，以数字或图表形式进行显示；地图显示功能利用百度地图API接口实现地面站与无人机数据通信能在地图上清楚显示无人机具体GPS位置；任务分配协同控制模块，所述任务分配协同控制模块接收分析地面站软件控制平台任务分配总任务后，生成所在无人机相应的语义层控制指令，所述任务分配协同控制模块采用分布式多无人机编队控制方法，即在地面站软件控制平台上此模块事先分配好每架无人机的任务由无线数据传输模块传输给每架无人机；数据解析封装模块A，所述数据解析封装模块A主要对任务协同控制模块输出的只能进行通信协议的数据封装，以保证无人飞行控制导航平台与地面站软件控制平台数据通信的正确性；警示报警模块，所述警示报警模块指多架无人机其中一架出现了故障，提醒人们使用切换权限，人为操控自主飞行的无人机返航；数据存储回放模块，所述数据存储回放模块用于存储飞行器飞行数据以及用户配置的参数，以便飞行结束后进行数据分析；遥控器辅助模块，所述遥控器辅助模块用于当无人机进行自主编队飞行时，若其中一架无人机出现了故障，用户进行切换权限操作，人为操控无人机返航。