一種多飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及飛行器協(xié)同飛行控制技術(shù)，特別是指一種多飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上的飛行器多由人工操作遙控器控制。在人工控制飛行器飛行時，有兩點(diǎn)不足，一是人工控制由于人與人的不同，不是每個人控制飛行器時都能飛出想要的路線，二是人工控制由于溝通及操作水平難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)多個飛行器協(xié)同運(yùn)動。多飛行器協(xié)同飛行能夠?qū)崿F(xiàn)許多單飛行器不能完成的任務(wù)，而實(shí)現(xiàn)多飛行器協(xié)同就需要能夠同時控制多個飛行器的控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提出一種多飛行器協(xié)同飛行系統(tǒng)，通過地面站一對多控制，實(shí)現(xiàn)多部飛行器協(xié)同飛行完成各種飛行任務(wù)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供一種多飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)，包括地面站和移動站，
[0005]移動站設(shè)于飛行器上，移動站與飛行器的電機(jī)控制連接；
[0006]地面站設(shè)于操控端，地面站通過無線網(wǎng)絡(luò)與移動站通訊連接；
[0007]多架協(xié)同飛行的飛行器間信息交互，信息交互包括能獲取本身的位置信息以及其他無人機(jī)的位置信息，并通過自適導(dǎo)航飛行位置關(guān)系避免相互碰撞。
[0008]進(jìn)一步，地面站包括計算機(jī)、NovAtel 0EM615定位板卡、第二STM32處理器微控制器、第二 2.4GHz無線通信模塊NRF24L01、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、電壓跟隨模塊和信號發(fā)射模塊；
[0009]NovAtel 0EM615定位板卡獲取飛行器的位置信息發(fā)送給計算機(jī)，計算機(jī)獲取和處理飛行器信息后輸出控制信號，第二 STM32處理器微控制器接收信號后輸出數(shù)字信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為電壓模擬信號，電壓跟隨模塊使電壓穩(wěn)定并將信號發(fā)送至信號發(fā)射模塊，信號發(fā)射模塊發(fā)射相應(yīng)的信號；飛行器上的第一2.4GHz無線通信模塊NRF24L01接收來自地面站的信號，飛行器上的接收器接收信號控制飛行器上的電機(jī)完成飛行。
[0010]進(jìn)一步，飛行器為四軸飛行器，移動站包括U-Blox定位模塊、第一 STM32處理器與第一 2.4GHz無線通信模塊NRF24L01作為移動站；
[0011]計算機(jī)同時控制多架飛行器，通過串口向單片機(jī)輸出控制信號，單片機(jī)接收到控制信號后，輸出若干通道的列數(shù)字信號，每架飛行器都由四個通道的控制信號控制，
[0012]每個通道的控制信號控制相應(yīng)四軸飛行器上的一個電機(jī)，通道的數(shù)量根據(jù)控制的飛行器數(shù)量而定。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供一種多飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)，可以通過計算機(jī)發(fā)出控制信號穩(wěn)定的控制多個飛行器，并按完成多架飛行器之間的協(xié)同飛行。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1是本實(shí)用新型的控制原理圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型飛行器的定位方案原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種多飛行器協(xié)同飛行控制系統(tǒng)，包括控地面站和移動站，移動站設(shè)于飛行器上，移動站與飛行器的電機(jī)控制連接;地面站設(shè)于操控端，地面站通過無線網(wǎng)絡(luò)與移動站通訊連接；多架協(xié)同飛行的飛行器間信息交互，信息交互包括能獲取本身的位置信息以及其他無人機(jī)的位置信息，并通過自適導(dǎo)航飛行位置關(guān)系避免相互碰撞。
[0019]地面站包括計算機(jī)、NovAtel 0EM615定位板卡、第二STM32處理器、第二2.4GHz無線通信模塊NRF24L01、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、電壓跟隨模塊和信號發(fā)射模塊;NovAtel 0EM615定位板卡獲取飛行器的位置信息發(fā)送給計算機(jī)，計算機(jī)獲取和處理飛行器信息后輸出控制信號，第二STM32處理器微控制器接收信號后輸出數(shù)字信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為電壓模擬信號，電壓跟隨模塊使電壓穩(wěn)定并將信號發(fā)送至信號發(fā)射模塊，發(fā)射器發(fā)射相應(yīng)的信號；飛行器上的第一2.4GHz無線通信模塊NRF24L01接收來自地面站的信號，飛行器上的接收器接收信號控制飛行器上的電機(jī)完成飛行。
[0020]飛行器為四軸飛行器，移動站包括U-Blox定位模塊、第一STM32處理器與第一
2.4GHz無線通信模塊NRF24L01作為移動站;計算機(jī)同時控制多架飛行器，通過串口向單片機(jī)輸出控制信號，單片機(jī)接收到控制信號后，輸出若干通道的列數(shù)字信號，每架飛行器都由四個通道的控制信號控制，每個通道的控制信號控制相應(yīng)四軸飛行器上的一個電機(jī)，通道的數(shù)量根據(jù)控制的飛行器數(shù)量而定。
[0021]計算機(jī)運(yùn)行同時控制多架四軸飛行器的程序，該程序能夠生成一系列控制信號，計算機(jī)通過串口向單片機(jī)輸出這些控制信號。單片機(jī)接收到控制信號后，通過預(yù)先加載的程序處理輸出若干通道的列數(shù)字信號，每架飛行器都由四個通道的控制信號控制，每個通道的控制信號控制對應(yīng)四軸飛行器上的一個電機(jī)，通道的數(shù)量由控制的飛行器數(shù)量而定。數(shù)字信號由單片機(jī)輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊上，轉(zhuǎn)化為模擬信號，這里的模擬信號的形式是電壓。
[0022]在飛行器上裝上U-Blox定位模塊、STM32處理器與2.4GHz無線通信模塊NRF24L01作為移動站，計算機(jī)、NovAtel (^1615定位板卡、31132處理器、2.46取無線通信模塊NRF24L01、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、電壓跟隨模塊和信號發(fā)射模塊作為地面站。由地面站與移動站共同構(gòu)成多飛行器協(xié)同控制系統(tǒng)。飛行器(如無人機(jī))的多機(jī)協(xié)同，需要在各無人機(jī)之間進(jìn)行建立信息交互，在多部無人機(jī)飛行的過程中，若需要無人機(jī)在飛行過程中實(shí)現(xiàn)各種隊(duì)形，以及在飛行過程中避免彼此之間的碰撞，那么需要無人機(jī)能獲取本身的位置信息以及其他無人機(jī)的位置信息，這里就需要可通過導(dǎo)航定位實(shí)現(xiàn)，如U-Blox定位模塊，但是不局限于U-Blox定位模塊。其中，導(dǎo)航的精度越高，多機(jī)協(xié)同的效果會越好。
[0023]作為較佳的實(shí)施方式，采用差分GPS技術(shù)，將一臺GPS接收機(jī)安置在地面站(基準(zhǔn)站)上進(jìn)行觀測，根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離修正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測的同時，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行修正，從而提高定位精度。
[0024]飛行器的定位信息傳送給計算機(jī)，計算機(jī)運(yùn)行預(yù)先編寫好的多飛行器飛行控制程序，由計算機(jī)由串口可以控制多個飛行器的控制器上。具體地，該裝置的原理是由PC機(jī)輸出控制信號，由控制器中的第一 STM32處理器微控制器接收信號后輸出數(shù)字信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，再通過電壓跟隨模塊使電壓穩(wěn)定。模擬信號傳入信號發(fā)射模塊，發(fā)射器發(fā)射相應(yīng)的信號，飛行器上的接收器接收信號控制飛行器上的電機(jī)完成飛行。
[0025]計算機(jī)接收飛行器的定位信息首先按照需求把飛行器排列成一定的陣型如矩陣等，在接收到目的地位置信息時，計算飛行器與目標(biāo)坐標(biāo)之間的距離和方向，運(yùn)行飛行算法，在飛行過程中計算機(jī)不斷接收到各個飛行器的坐標(biāo)并通過算法保持飛行器的陣型，同時在飛行過程中利用PID算法不斷校正和微調(diào)飛行方向和速度，確保飛行的準(zhǔn)確快速。
[0026]數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的電壓信號輸入到電壓跟隨模塊中，保證電壓輸出更為穩(wěn)定。經(jīng)過電壓跟隨模塊的電壓信號輸入到信號發(fā)射模塊中，發(fā)射模塊發(fā)射信號，飛行器上接收信號后通過一系列處理，完成飛行指令。
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