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龙图腾网恭喜复旦大学申请的专利一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115454130B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211168834.4，技术领域涉及：G05D1/46；该发明授权一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法是由彭梦圆;杨涛;冯辉;吴晓峰设计研发完成，并于2022-09-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法在说明书摘要公布了：本发明属于无人机控制技术领域，具体为一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法。本发明方法包括：地面站预先规定室内飞行过程中期望的无人机编队队形，包括设定跟随者与领航者之间期望的距离以及角度，并根据预先设定的飞行任务，规划领航者飞行路径，跟随者通过机载摄像头第一视角完成动态飞行中对领航者机载标签的相对定位，不需要全局定位信息。系统包括：地面控制站、无人机、通信设备，地面控制站包括视觉图像处理系统与编队控制器，通信设备包括收发机及路由器。与传统的编队方案相比，本发明仅利用机载视觉传感器，硬件成本低，稳定性好且适用范围广，属于轻量级的无人机编队系统。

本发明授权一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于机载视角相对定位的室内无人机编队控制方法，其特征在于，利用轻量级传感器即机载视觉传感器获取无人机的相对位置，并通过控制采样频率与飞行速度，设计编队飞行控制器，通过识别领航者的标签完成相对定位，实现无人机编队稳定飞行；其中：地面站通过无线传输与每架无人机进行通讯，接收无人机飞行状态，发送控制指令；无人机编队飞行中通过自身机载的第一时间视觉传感器获得领航者的相对位姿信息，从而通过编队控制系统引导跟随者与领航者的相对距离以及相对角度，形成稳定飞行的编队，共同完成任务；编队控制器根据视觉图像处理系统获得当前跟随者与领航者的相对位姿，推算出速度信息；根据当前速度结合无人机视场角范围，调整视频图像采集传输频率，保证领航者始终出现在跟随者视野内，从而通过编队控制器中运动学模型和去除饱和限制的控制方法控制跟随者与领航者的相对位姿，实时计算无人机所需的控制量并传给作动机构，保证编队形状在一定的误差范围内飞行；据此，实现无人机编队在室内WIFI通信良好的环境下进行平稳的协同飞行；具体步骤为：步骤S1，通过打印机创建不同的Apriltag定位标识符，并贴在编队中所有的无人机上；步骤S2，无人机起飞，在飞行中打开摄像头获取领航者的Apriltag定位标识符，完成相对定位，并将视频流信息回传给地面站；具体步骤为：步骤S21，通过地面站发送控制指令，使编队中所有无人机以初始速度开始飞行，其中领航者按照预先设定的期望轨迹飞行；步骤S22，跟随者打开摄像头，将在一定的时间间隔内采集到的视觉信息传输给地面站；步骤S23，跟随者通过无线WIFI与地面站通信，将视频流信息传输给地面站，地面站利用视觉图像处理系统，获取当前帧图像中领航者的飞行参数，包括领航者与跟随无人机的相对位姿；步骤S3，位于地面站的图形工作站和编队控制器，将转换为控制指令发送给跟随者；具体步骤为：步骤S31，视觉图像处理系统将解析的领航者与跟随者的相对位置信息传输给编队控制器，编队控制器的输入为领航者与跟随者的位置信息，输出为速度补偿量；步骤S32，地面站将编队控制器的输出转换为控制指令，通过无线传输发送给跟随者，跟随者接收到指令后执行相应的动作；步骤S4，在飞行过程中根据当前编队飞行速度自适应调整图像的采样频率，保证领航者始终出现在跟随者的视野中；步骤S2的流程为：S21，通过地面站发送控制指令，使编队中所有无人机以初始速度开始飞行，其中领航者按照预先设定的期望轨迹飞行；无人机的运动学模型为：水平方向： 垂直方向： 设无人机机体坐标系中，以无人机机头向前为X方向，向上为Z方向，由右手准则确定Y方向；其中，X、Y、Z分别为x方向、y方向、z方向坐标位置，υ、ω为无人机飞行线速度与角速度，ψ为无人机飞行方向与X方向夹角，i为第i架无人机，i＝1，2…n，n为无人机的架数；·表示求导；对无人机编队进行数学建模：理想:实际:误差:ld、θ分别为跟随者与领航者期望距离与期望角度；f、s为实际距离，ef、es、eψ为期望与实际情况误差，fd为ld沿着领导者飞行方向上的分量，sd为以ld为斜边、θ为夹角构成的直角三角形中，θ所对应的直角边，xj为第j个跟随者x坐标，yj为第j个跟随者y坐标，ψj为第j个跟随者偏航角；S22，跟随者打开摄像头，将在一定时间间隔内将采集到的视觉信息传输给地面站；将无人机视觉建模，假设无人机视场角为60°，即左右各30°，角度之间的关系描述为：βi+γi＝αi，≤γmax＝30° 其中，γmax为无人机最大视场角，γ为跟随者与摄像头中心所成的夹角；β为飞行方向与x方向夹角，α为以f、s为直角边构成直角三角形中s的对角，下标i表示第i个跟随者，i＝0，1，…，n-1；βi＝ψi-ψj ψi、ψj分别为领航者与跟随者的偏航角；ωi、ωj分别为领航者与跟随者的角速度；αi-γmax≤βi≤αi+γmax；6令在初始时刻，满足： 编队飞行中的任意时刻，满足： 两边求导，化简后得：αi-wmax≤ωi≤αi+ωmax，10ωmax为五万人及最大角速度；无人机角速度饱和限制为： S23，跟随者通过WIFI与地面站通信，将视频流信息传输给地面站，地面站利用视觉图像处理系统，获取当前帧图像中领航者的飞行参数，飞行参数包括领航者与跟随无人机相对的位置坐标、飞行姿态；将由打印机创建的大小合适的Apriltag贴在需要跟踪的领航无人机上，跟随者通过视觉，按照一定的时间间隔t，将采集到的包含Apriltag的视觉信息传输给地面视觉图像处理系统，Apriltag经过识别、编码与解码过程后，假设k时刻领航者与跟随者的相对位置为x1,y1,z1，k+t时刻的相对位置为x2,y2,z2，其中：y2＝y1+vytx2＝x1+vxt；12k时刻： k+t时刻： 受到无人机视场角限制，满足： 根据arctanx函数性质，将上式进一步化简为： 由于x1、y1、ψ为常数，故可以求出当前飞行速度V与图像采样传输时间间隔t之间的关系。

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