本发明涉及无人直升机，尤其涉及一种纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统。
背景技术：
1、现有技术中，无人驾驶飞行器（uav, unmanned aerial vehicle）随着自主控制技术的发展，已经开始在世界各地展开了广泛的研究。无人直升机更具有无人固定翼飞机所不具备的很多优势，具有独特的飞行性能和使用价值。飞行控制系统采用紧凑的结构设计，适用于单旋翼、纵列双旋翼、共轴直升机等多款直升机。其主要优势是：控制算法成熟可靠，飞行控制模式多样，分布式设计便于扩展升级，多传感器冗余设计进一步提升可靠性。适用于军事、应急救援以及消防灭火等多种领域。
2、中国专利公开号：cn101192064a公开了一种小型无人直升机自主飞行控制系统，包括：一机载控制系统，由机载供电模块供电，包括存有机载计算机飞行控制程序的机载计算机、机载传感器组、数字信号处理器、机载无线以太网接入点、遥控信号接收机、舵机组，机载计算机通过串行通信接口获取各传感器信号，且通过机载无线以太网接入点与地面无线以太网接入点相连，通过802.11g网络协议与地面控制系统进行数据交换；机载计算机与数字信号处理器进行串行通信，数字信号处理器与转速计连接，接收遥控信号接收机的输出信号，再通过串口与机载计算机相连，将自主控制信号与地面遥控信号累加，得到当前舵机控制信号输出至数字信号处理器来控制舵机组；其中所述数字信号处理器存有数字信号处理器控制程序；一地面控制系统，由地面供电系统供电，包括存有地面计算机飞行控制程序的地面计算机，其中地面计算机连接地面无线以太网接入点，通过地面计算机飞行控制程序向机载计算机发送飞行控制指令以及接收飞行数据并记录。由此可见，所述小型无人直升机自主飞行控制系统存在由于多架无人直升机的使用频率不同，导致传感器的老化程度不一致，导致在测量距离和反射率等参数时产生不同的结果，从而造成协同飞行的控制稳定性下降的问题。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，用以克服现有技术中由于多架无人直升机的使用频率不同，导致传感器的老化程度不一致，导致在测量距离和反射率等参数时产生不同的结果，从而造成协同飞行的控制稳定性下降的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供一种纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，包括：协同飞行模块，用以使无人直升机集群按照纵列式飞行，包括用以规划无人直升机的飞行路径的路径规划单元、与所述路径规划单元相连用以使所述无人直升机保持纵列式队形飞行的队形保持单元、与所述无人直升机相连用以对无人直升机进行定位的定位单元以及与所述无人直升机相连用以控制无人直升机起飞和降落的起降单元；检测模块，其与所述协同飞行模块相连，包括与所述无人直升机相连用以探测周围障碍物的激光雷达传感器、与无人直升机的电池相连用以检测无人直升机飞行时的工作电压的电压传感器以及与无人直升机相连用以检测无人直升机的飞行姿态的陀螺仪；通信模块，其与所述检测模块相连，用以将各传感器检测到的数据分别传输至控制模块；所述控制模块，其分别与所述协同飞行模块、所述检测模块以及所述通信模块相连，用以根据相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量确定激光雷达传感器的信号调制频率，或根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度确定无人直升机的降落缓冲时间延迟比例，或根据所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度和无人直升机之间的相对位置偏移量确定无人直升机的飞行姿态角补偿速率。
3、进一步地，所述控制模块用以根据相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量确定协同飞行的控制稳定性是否符合要求，若所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于预设第一差异量，则确定协同飞行的控制稳定性不符合要求。
4、进一步地，所述控制模块用以在所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于所述预设第一差异量且小于等于预设第二差异量时初步确定无人直升机的通信性能不符合要求，并根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度对无人直升机的通信性能是否符合要求进行确定。
5、进一步地，所述控制模块用以在所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于所述预设第二差异量时增大激光雷达传感器的信号调制频率；
6、其中，所述激光雷达传感器的信号调制频率的增大幅度通过相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量与预设第二差异量的差值确定。
7、进一步地，所述控制模块用以根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度确定无人直升机的通信性能是否符合要求，若所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于预设第一波动幅度，则确定无人直升机的通信性能不符合要求。
8、进一步地，所述控制模块用以在所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于预设第二波动幅度时初步确定协同飞行的环境稳定性不符合要求，并根据无人直升机之间的相对位置偏移量对协同飞行的环境稳定性是否符合要求进行确定。
9、进一步地，所述控制模块用以在所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于所述预设第一波动幅度且小于等于所述预设第二波动幅度时增大无人直升机的降落缓冲时间延迟比例。
10、进一步地，所述无人直升机的降落缓冲时间延迟比例的增大幅度通过无人直升机飞行时工作电压的波动幅度与预设第一波动幅度的差值确定。
11、进一步地，所述控制模块用以根据无人直升机之间的相对位置偏移量确定协同飞行的环境稳定性是否符合要求，若所述无人直升机之间的相对位置偏移量大于预设偏移量，则确定协同飞行的环境稳定性不符合要求，并增大无人直升机的飞行姿态角补偿速率。
12、进一步地，所述无人直升机的飞行姿态角补偿速率的增大幅度通过无人直升机之间的相对位置偏移量与预设偏移量的差值确定。
13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述系统通过设置协同飞行模块、检测模块、通信模块以及控制模块，根据相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量对激光雷达传感器的信号调制频率进行确定，由于多架无人直升机的使用频率不同，导致传感器的老化程度不一致，导致在测量距离和反射率等参数时产生不同的结果，从而导致在协同飞行时出现偏差，通过增大激光雷达传感器的信号调制频率，可以使信号在频域上与干扰信号更好地分离，将传感器信号搬移到更高的频段，从而避开干扰信号所在的频段，可以有效减少干扰对信号的影响，提高信号传输的准确性，根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度对无人直升机的降落缓冲时间延迟比例进行确定，由于无人直升机在起飞和降落时产生较大的振动，可能会导致电源管理系统内部的接线端子受到反复的作用力造成松动，导致接触不良，影响电源管理系统的正常工作，从而导致通信设备的供电电压不稳定，通过增大无人直升机的降落缓冲时间延迟比例，可以使无人直升机在接触地面时，冲击力能够更缓慢地施加在机身上，减少振动对电源管理系统的损害，能够维持通信设备更稳定的供电，根据无人直升机之间的相对位置偏移量对无人直升机的飞行姿态角补偿速率进行确定，由于在山区或丘陵地带飞行影响无人直升机的飞行高度，需要不断的调整直升机的飞行姿态和速度，导致无人直升机之间协同的难度增大，从而导致队形混乱，通过增大无人直升机的飞行姿态角补偿速率，可以快速纠正因地形引起的姿态偏差，使无人直升机更敏捷地应对突发情况，从而更好地控制飞行轨迹，减少队形混乱的可能性，提高了协同飞行的控制稳定性。
14、进一步地，本发明所述系统通过设置预设第一差异量和预设第二差异量，对激光雷达传感器的信号调制频率进行确定，由于多架无人直升机的使用频率不同，导致传感器的老化程度不一致，导致在测量距离和反射率等参数时产生不同的结果，从而导致在协同飞行时出现偏差，通过增大激光雷达传感器的信号调制频率，可以使信号在频域上与干扰信号更好地分离，将传感器信号搬移到更高的频段，从而避开干扰信号所在的频段，可以有效减少干扰对信号的影响，提高信号传输的准确性，进一步提高了协同飞行的控制稳定性。
15、进一步地，本发明所述系统通过设置预设第一波动幅度和预设第二波动幅度，对无人直升机的降落缓冲时间延迟比例进行确定，由于无人直升机在起飞和降落时产生较大的振动，可能会导致电源管理系统内部的接线端子受到反复的作用力造成松动，导致接触不良，影响电源管理系统的正常工作，从而导致通信设备的供电电压不稳定，通过增大无人直升机的降落缓冲时间延迟比例，可以使无人直升机在接触地面时，冲击力能够更缓慢地施加在机身上，减少振动对电源管理系统的损害，能够维持通信设备更稳定的供电，进一步提高了协同飞行的控制稳定性。
16、进一步地，本发明所述系统通过设置预设偏移量，对无人直升机的飞行姿态角补偿速率进行确定，由于在山区或丘陵地带飞行影响无人直升机的飞行高度，需要不断的调整直升机的飞行姿态和速度，导致无人直升机之间协同的难度增大，从而导致队形混乱，通过增大无人直升机的飞行姿态角补偿速率，可以快速纠正因地形引起的姿态偏差，使无人直升机更敏捷地应对突发情况，从而更好地控制飞行轨迹，减少队形混乱的可能性，进一步提高了协同飞行的控制稳定性。
1.一种纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以根据相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量确定协同飞行的控制稳定性是否符合要求，若所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于预设第一差异量，则确定协同飞行的控制稳定性不符合要求。
3.根据权利要求2所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以在所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于所述预设第一差异量且小于等于预设第二差异量时初步确定无人直升机的通信性能不符合要求，并根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度对无人直升机的通信性能是否符合要求进行确定。
4.根据权利要求3所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以在所述相邻无人直升机间的直线距离的平均差异量大于所述预设第二差异量时增大激光雷达传感器的信号调制频率；
5.根据权利要求3所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以根据无人直升机飞行时工作电压的波动幅度确定无人直升机的通信性能是否符合要求，若所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于预设第一波动幅度，则确定无人直升机的通信性能不符合要求。
6.根据权利要求5所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以在所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于预设第二波动幅度时初步确定协同飞行的环境稳定性不符合要求，并根据无人直升机之间的相对位置偏移量对协同飞行的环境稳定性是否符合要求进行确定。
7.根据权利要求6所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以在所述无人直升机飞行时工作电压的波动幅度大于所述预设第一波动幅度且小于等于所述预设第二波动幅度时增大无人直升机的降落缓冲时间延迟比例。
8.根据权利要求7所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述无人直升机的降落缓冲时间延迟比例的增大幅度通过无人直升机飞行时工作电压的波动幅度与预设第一波动幅度的差值确定。
9.根据权利要求6所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述控制模块用以根据无人直升机之间的相对位置偏移量确定协同飞行的环境稳定性是否符合要求，若所述无人直升机之间的相对位置偏移量大于预设偏移量，则确定协同飞行的环境稳定性不符合要求，并增大无人直升机的飞行姿态角补偿速率。
10.根据权利要求9所述的纵列式无人直升机集群协同飞行控制系统，其特征在于，所述无人直升机的飞行姿态角补偿速率的增大幅度通过无人直升机之间的相对位置偏移量与预设偏移量的差值确定。
