智能无人系统正成为主流发展方向和新兴产业,应用场景复杂化对无人系统的智能性提出更高要求。无人机面临的挑战一个是互操作,强大的互操作体系结构是促进无人系统集成和运行的主要动力,在自主能力不完善的情况下,有人和无人系统的互操作,是提高无人机实用性最高效的方式;二是集群化,多机合作是发展趋势,单一无人系统受各方面的约束,难以独立完成动态环境下的复杂任务,无人集群之间协同任务是扩展无人机应用场景的必要方法。要解决上述挑战,难题一是远程控制,目前主流控制方式是通过遥控器或软件建立点对点的连接,这种方式范围受限,不支持“一控多”,互操作性低;二是协同飞行,无人机自身能力有限,无法完成视觉处理等密集型计算,造成分布式无人机间不能有效协同任务。针对这些问题,本文提出了基于云服务的多无人机远程协同控制技术,原理是通过云端服务器连接无人机,控制端基于互联网调用公开的接口获取无人机数据和发送控制指令,完成对多无人机的远程控制,基于共享数据实施协同飞行算法。本文主要贡献有如下几点:首先,针对现有的无人机控制方式和平台现状,本文提出一个基于云服务的控制框架UAVCloud,特点是以物联网的方式将无人机集成到云平台,用面向资源的模型处理分布式无人机资源,让无人机作为云端资源可无处不在的被访问。其次,采用ROS发布订阅机制连接无人机与云端,针对ROS集中式RPC通信方式强依赖于中心节点,实时性和稳定性差的问题,提出用代理服务器作为无人机和ROSBridge之间的桥梁,实现无人机和云端稳定的双向连接。基于开源MAVLink协议向无人机发送控制指令,针对协议不保证消息包送达和不作控制反馈等不完善性,提出通过影子文件、误差检测和坐标转换几个方法提高远程控制的可靠性。提出基于RESTful架构的无人机数据共享机制,通过RESTful风格的Web服务提供资源接口,无人机之间可通过公共接口共享和交换数据,增强协同飞行能力。最后,本文实现在单机上运行多个模拟无人机实例,实现基于UAVCloud框架的原型控制系统,实验验证对单个无人机的位置控制、速度控制和任务控制。在多无人机协同飞行方面,通过五架无人机基于引领-跟随算法的协同飞行实验,验证了本文提出的多无人机远程协同飞行控制技术的有效性。