多无人机协同飞行任务方案设计与应用_毕再宽

mail： bzk422@ 163．com 作者简介： 毕再宽（ 1976—） ， 男， 高级工程师， 主要从事遥感测绘与地理信息系统工作。E-
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测
绘
通
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2017 年
增刊
升降舵和发动机马力， 在保证航高的基础上， 结合到 ， ， 达调整点的时间差 适当增减速度 实现准时到达的 目的， 具体到达调整点的时间计算方式如下 。 出待机区域点 A 时间为 TA = TB － 到达内插点时间为 L AP1 V L AP2 T P2 = T A + V T P1 = T A + L AB V
1．3
软件设计与实现 为保障任务应急需求， 快速制定飞行方案， 根据
无人机飞行控制软面板拾取任务点位的经纬度坐标 及任务需求的时间安排， 本文结合以往经验， 利用 C ++语言， 编写无人机定点到达航线设计软件， 快速 生成全部航程点坐标， 如图 2 所示。
图2
无人机定点到达航线设计软件
常控制在 （ 110ħ ≤ T ≤ 210ħ ） 范围内， 通过飞行监 控软面气道气道按钮控制。 2．2 飞行状态控制 根据不同的区域、 不同的气候条件灵活调整飞 机的飞行状态， 主要通过速度约束和姿态控制来完 成。速度约束， 飞行控制主要包括飞行姿态控制及 飞行轨迹控制， 飞行轨迹控制是通过对飞行姿态的 控制来实现的， 飞行控制必须满足飞行速度约束； 姿 态控制， 飞行速度过低（ V ＜120 km / h ） 或飞行高度较 ， 高（ H ＞2500 m） ， 点击软面板“高空 ” 使得飞行姿态 控制在小角度控制状态。如在任务场区，因为气候 （ 下转第 209 页）
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2017 年
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等： 非量测型数码相机检校及量测精度分析 杨韫澜，
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sigma naught 值前后为 0．25 和 0．17 μm 进行象差改进， （ 仅 0．042 5 pixel ） ， 精度提高约 32% 。 采用系统误 差模型正确且效果明显， 检校后的相机可用于无人 机摄影测量。
值得注意的是， 检校用靶标为二维控制场， 相对 ， 于三维控制场 在很大程度上降低了布控难度和费 用， 整个检校过程更显便捷， 并且由于检校用相机为 普通商业数码相机， 因此整个检校流程和方法对非 量测型相机的检校有普遍适应性。 参考文献：
经过软件计算， 将结果按格式要求存放在数据 库文件中， 发送给飞机， 这样无人机即可按照指定航 线飞行， 同时生成航程点时间报表， 得到到达每一调 整点的时刻， 这样就可以通过飞机实际提前、 落后的 时间差， 适当调整飞行速度， 达到准时到达任务区点 位的目的。图 3 为任务的实际经验图， 实现了零误 差到达制定航拍点的规划图， 为保障重要任务提供 了较高的技术支持。
1．2
其他内插点的坐标以同样方式进行计算 。 内插点位时间计算 根据需求， 如图 1 所示， 在给定无人机到达任务 C 的时间 T B 、 T C 后， 区点位 B 、 即可结合点位之间的 L BC ， 距离 L AB 、 确定各段航线适合飞行的最佳速度， 通过计算得到出待机区域点 A 的时间 T A ， 合理控制
关键词： 无人机； 协同； 准时定点； 方案设计 中图分类号： P237 文献标识码： A 0911（ 2017） S1020102 文章编号： 0494-
Design and Application of Multi UAVs Cooperative Flight Mission Plan
BI Zaikuan， LIU Hongjun， LV Kai
毕再宽， 刘红军， 吕 凯
（ 61206 部队， 辽宁 大连 116023）
摘要： 根据任务需求， 为实现预期的目标， 利用测绘无人机实时获取空间动态， 在满足技术指标的前提下， 提供及时、 准确的地理空
间信息数据， 为协同飞行提供全力保障 。对于新形势下， 无人机在测绘保障上， 需要地面控制站根据任务需求， 综合考虑环境因素 及飞机本身性能指标 ， 快速规划无人机准时到达指定区域路线， 按照路线规划情况， 巧妙运用飞行控制技能， 达到预期飞行目的。 在任务区域内， 根据摄影测量要求计算出各项飞行参数 ， 快速生成航线， 圆满完成测绘任务。本文编写无人机航线规划系统 ， 实现 了在规划时间和航线质量之间的协同 ， 提高了任务完成质量与实效。
［ 1］ ［ 2］ ［ 3］ ［ 4］ ［ 5］ ［ 6］ J］ ． 孙杰， 林宗坚， 崔红霞． 无人机低空遥感监测系统［ 2003（ 1） ； 4951． 遥感信息， M］ ． 北京： 解放军出版社， 刘静宇． 航空摄影测量学［ 1995． J］ ．北 李兵． 无人机摄影测量技术的探索与应用研究［ 2008（ 1） ： 13． 京测绘， D］ ． 合肥： 合肥 杜运磊． 无人机飞行器航迹规划研究［ 2009． 工业大学， 尹杰， 杨魁． 基于无人机低空遥感系统的快速处理技 J］ ． 测绘通报， 2011（ 12） ： 1517． 术研究［ 廖永生， 陈文森． 无人机低空数字摄影测量参数计算 J］ ． 测绘通报， 2011（ 9） ： 3842． 和路线设计系统［
图3
任务经验图
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无人机准时定点到达飞行控制
飞行状态控制 飞行控制主要通过发动机控制、
图1
无人机定点到达航线
和数据链控制来实现无人机按照指定航线完成预期 的任务， 由于高空环境变化无常， 各种干扰也是难以 预测的， 因此无人机飞行控制没有固定的模式 ， 需要 飞行控制人员根据当时条件和任务要求灵活进行 。 2．1 发动机控制 飞行空速应约束在 （ 120 km / h ≤ V ≤220 km / h ） 范围内， 发动机转速调整应基本满足飞行速度约束 ， 结合软件提示的理论与实际的时间差 ， 预估飞行速 度快慢， 当飞行速度较低时， 应调高转速， 当飞行速 度较高时， 应调低转速。 通常在平飞状态， 中马力 （ 双点火） 转速基本控制在 （ 5000ʃ200 ） rpm 范围内， 在高空、 爬升飞行状态， 可通过“大马力 ” 或“中马 力” 遥调调高发动机转速， 以维持必要的飞行速度， 下滑阶段可通过中马力遥调调低转速 ， 使得转速控 5200 rpm ， 制在 左右 同时压低飞行速度。 在待机区 域中， 需要长时间巡航时， 需将转速适当调低， 以降 低油耗， 延长飞行时间。飞行过程中， 发动机缸温通
首先预估多机型飞机执行任 为实现任务分配， 务的顺序、 路线和时间， 同时指定待机区域， 规划飞 行方案， 并结合应急保障需求， 确定飞机驶出待机区 域时间。无人机执行应急保障任务中， 在待机区域 ， ， 试飞时 结合当日空中气象状况 选择最优飞行速度 控制飞行， 在航线设计过程中， 根据出待机区域和准 时到达相应任务区位置坐标， 内插系列等间距调整 点， 达到按时定点到达的目的。 1．1 内插点位坐标计算 如图 1 所示， 根据任务需求， 飞机按照设计时间 L A ） 出发， 点 TA ， 由出待机区域点 A （ B A ， 准时到达任 LB ） 、 C （ BC ， L C ） … 在相邻航点间 务需求点位 B （ B B ， P2 、 P3 、 P 4 … 即可结 按照等间距内插飞行调整点 P 1 、 合当天风速风向情况合理控制飞机飞行航高与速
（ 61206 Troops，Dalian 116023， China）
Abstract： According to the needs of one task，using mapping UAV realtime dynamic battlefield to achieve the desired objectives，in order to meet the technical indexes， to provide geospatial information data timely and accurately， to provide full protection for collaborative combat command． For the new situation，the UAV for mapping support need to ground control station based on the battlefield needs，comprehensive consideration of environmental factors and the performance of the aircraft itself，rapid planning of UAV arrive at the designated area according to the route，route planning，clever use of flight control skills，to achieve the desired purpose of flight． In the task area， according to the requirements of Photogrammetry， the flight parameters are calculated， and the route is quickly generated． This paper compile UAV route planning system to achieve the coordination between planning time and route quality，improve the quality and the effect of task completion． Key words： UAV； coordination； on time； conceptual design
2017 年
增刊
毕再宽， 等： 多无人机协同飞行任务方案设计与应用
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J］ ． 测绘通报， 2017 （ S1） ： 201202．DOI： 10．13474 / j．cnki．112246．2017． 引文格式： 毕再宽， 刘红军， 吕凯． 多无人机协同飞行任务方案设计与应用［ 0654．
多无人机协同飞行任务方案设计与应用
图6
P1 、 b1 、 P2 项、 b 2 项畸变（ y 方向无畸变影响）
图7
总体像差示意图
櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂 （ 上接第 202 页） 了无人机准时定点到达和任务区域的航线快速生 条件比较复杂， 可以根据飞机的姿态变化量发“高 ， 空” 指令， 保证小角度飞行， 并关闭“启动应急 ” 防 止飞机的姿态瞬时变化较大而应急开伞降落 。 2．3 数据链控制 演习保障中， 根据飞机位置和数据链的信号大 小， 及时对天线进行状态调整， 尤其当飞机过顶时， GDT 定向天线应及时由 “定向” “全向” 调整为 状态， 防止俯仰角限位， 使得天线出现“卡死 ” 而停止 跟 踪， 给飞行控制带来不便。 成， 具有一定的现实意义。 参考文献：
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无人机准时定点到达航线设计
度， 同时制定时间规划表， 预知每一航程点的理论到 达时间， 即可结合实际提前或落后时间差， 合理增减 飞行速度， 准时到达任务点位。 其中， 等距内插航程点坐标可由相邻航程点坐 标与内插点数量计算得到， 如图 1 所示 P 1 点的经纬 度坐标即为 B1 = BA + B B －B A 3 L B －L A L1 = LA + 3