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如何做無(wú)人機(jī)集群控制？

1.無(wú)人機(jī)基本飛行控制原理這種基本的控制算法已經(jīng)爛大街了，基本上都在用，在這簡(jiǎn)單說(shuō)一下。單臺(tái)無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的基礎(chǔ) 。下圖是無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行的關(guān)鍵技術(shù)原理，CPU實(shí)時(shí)采集姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，其中姿態(tài)傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁力計(jì)，依靠這9軸姿態(tài)信息進(jìn)行姿態(tài)解算融合得到四元數(shù)和歐拉角，傳感器采集的信息作為當(dāng)前姿態(tài)，目標(biāo)姿態(tài)由遙控器的通道信息決定，二者偏差作為PID的輸入控制，姿態(tài)控制通過(guò)串級(jí)PID，外環(huán)角度環(huán)，內(nèi)環(huán)進(jìn)入角速度環(huán)，整定內(nèi)環(huán)和外環(huán)PID之后輸出加到姿態(tài)控制上，完成無(wú)人機(jī)的平穩(wěn)控制飛行。
2.無(wú)人機(jī)定位（1）測(cè)距定位在每臺(tái)無(wú)人機(jī)上安裝距離傳感器，計(jì)算出各臺(tái)無(wú)人機(jī)之間的相對(duì)距離，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，根據(jù)相應(yīng)算法得出無(wú)人機(jī)的位置。它的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算所得位置比較精確，但是運(yùn)算量比較高，另外三維空間中的距離傳感器種類(lèi)很少。(2）GPS 氣壓計(jì) 通過(guò)GPS獲得無(wú)人機(jī)二維平面位置，再結(jié)合氣壓計(jì)和超聲波模塊計(jì)算出高度，最終得出飛機(jī)空間位置。
飛機(jī)在低空飛行時(shí)通常采用超聲波模塊獲取高度信息，精度很高，在高空時(shí)采用氣壓計(jì) 。（3）圖像識(shí)別定位通過(guò)多個(gè)攝像頭獲取環(huán)境三維空間圖像，使用圖像識(shí)別技術(shù)將圖像進(jìn)行處理，對(duì)飛行空間進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，將識(shí)別出的不同維度的無(wú)人機(jī)位置信息整合，可獲得三維空間中無(wú)人機(jī)位置。該方法在圖像識(shí)別過(guò)程中數(shù)據(jù)運(yùn)算量也很大，另外受地域限制，只可在布有攝像頭的環(huán)境中飛行。
3. 防誤撞軌跡規(guī)劃為防止無(wú)人機(jī)在變換隊(duì)形時(shí)發(fā)生碰撞，我們?yōu)槊颗_(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)置一定的安全距離。如圖，以每臺(tái)無(wú)人機(jī)為球心，固定距離為半徑的球體設(shè)為其安全區(qū)域，其他無(wú)人機(jī)不得進(jìn)入。若在飛行過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)其他無(wú)人機(jī)的安全區(qū)域，該無(wú)人機(jī)必須繞行到達(dá)目標(biāo)位置，不可直線行進(jìn)，避免發(fā)生碰撞。4. 位置信息共享無(wú)人機(jī)如要完成整齊的編隊(duì)動(dòng)作，必須統(tǒng)籌規(guī)劃所有無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行位置。
有沒(méi)有可以控制所有種類(lèi)無(wú)人機(jī)的通用控制器？

雷神公司(Raytheon)現(xiàn)正在為美國(guó)海軍開(kāi)發(fā)一種通用遙控器，它將允許一個(gè)單元控制多種無(wú)人駕駛設(shè)備。雷神公司的通用地面控制系統(tǒng)(CGCS)是基于模塊化、開(kāi)放式架構(gòu)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制部分標(biāo)準(zhǔn)(UCS)設(shè)計(jì)而成，旨在節(jié)省艦載空間并簡(jiǎn)化飛行員培訓(xùn) 。雖然無(wú)人系統(tǒng)(UxS)正在給海戰(zhàn)帶來(lái)革命性的變化，但隨著其數(shù)量和種類(lèi)的增加，控制它們變得越來(lái)越困難。
不僅有無(wú)人機(jī)(UAV)需要做從近距離偵察到空中加油的所有事情，而且還出現(xiàn)了越來(lái)越多的水面和水下機(jī)器人艦隊(duì) 。根據(jù)雷神公司的說(shuō)法，現(xiàn)在最大的問(wèn)題是每種運(yùn)載工具都需要自己的控制系統(tǒng)，這意味著已經(jīng)擁擠不堪的船體還要為它們騰出寶貴的空間。此外，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的設(shè)計(jì)，所以操控員必須在從一種工具轉(zhuǎn)到另外一種工具時(shí)接受再培訓(xùn) 。
CGCS的目標(biāo)是用一個(gè)能夠操作任何UxS的網(wǎng)絡(luò)加固工作站替換所有這些控制單元。雷神公司表示，通過(guò)使用UCS，海軍不僅可以使用一個(gè)單元而不是六個(gè)單元，還可以帶來(lái)新功能、消除冗余軟件開(kāi)發(fā)、重用通用軟件服務(wù)并以較低的成本鞏固產(chǎn)品支持。此外，開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)還能使其集成諸如開(kāi)放任務(wù)系統(tǒng)、通用命令與控制、未來(lái)記載能力環(huán)境服務(wù)等其他系統(tǒng)變得很容易。