[发明专利]一种面向无人机的虚实联动仿真试验系统及方法

说明书

本发明实施例公开了一种面向无人机的虚实联动仿真试验系统及方法，系统包括：实物端，用于识别真实环境中的目标信息；将目标信息发送至地面站；接收地面站发送的决策指令，以控制实物无人机的运行状态；地面站，用于接收实物端发送的目标信息；将目标信息发送至仿真端；接收仿真端发送的决策指令；将决策指令发送至实物端；仿真端，用于接收地面站发送的目标信息；根据目标信息调整自主系统和相关算法；计算目标信息，得到决策指令，以控制仿真无人机的运行状态；将决策指令发送至地面站。本发明实施例有效减少了实物试验测试周期，减少了实物端处理器计算性能的消耗，降低了实物端处理器计算性能不足对试验的影响，提高了实物试验的准确性。

技术领域

本发明涉及无人机仿真试验领域，具体涉及一种面向无人机的虚实联动仿真试验系统及方法。

背景技术

随着无人机技术的发展及多元化应用的需求，在复杂环境下执行多任务的自主化无人机成为近年来无人机发展的重要趋势。自主化的需求对无人机自主控制策略提出了更高的要求，鉴于无人机使用者有限的预先规划能力，基于程序的自动控制策略已经不能满足未来自主化无人机在复杂环境下的多任务需求。

目前，系统仿真是无人机自主控制系统及其相关算法研究实现的主要途径。无人机自主控制系统仿真主要分为数字仿真和半物理仿真两类。无论是数字仿真还是半实物仿真，其相关成果需在实物无人机进行试验验证及应用。现有的方法是将相应控制系统及相关算法移植到实物无人机的处理器(例如树莓派或者odroid)，根据实物试验测试效果再对自主控制系统及相关算法进行调整再次迭代实物试验。由此会带来两大问题：一方面，迭代一次实物试验耗时巨大，需要先仿真调整验证，再进行系统算法移植，而实物试验对环境敏感度高，不同环境会造成不同的试验测试结果差异，无法针对环境实时调整系统及算法；另一方面，一般无人机的处理器计算性能差，试验效果不能真实体现系统及相关算法性能。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种面向无人机的虚实联动仿真试验系统及方法。

第一方面，本发明实施例提出一种面向无人机的虚实联动仿真试验系统，包括：实物端、地面站和仿真端；其中，所述实物端和所述仿真端分别与所述地面站进行通信连接；

所述实物端，用于识别真实环境中的目标信息；将所述目标信息发送至所述地面站；接收所述地面站发送的决策指令，以控制实物无人机的运行状态；

所述地面站，用于接收所述实物端发送的所述目标信息；将所述目标信息发送至所述仿真端；接收所述仿真端发送的所述决策指令；将所述决策指令发送至所述实物端；

所述仿真端，用于接收所述地面站发送的所述目标信息；根据所述目标信息调整自主系统和相关算法；计算所述目标信息，得到所述决策指令，以控制仿真无人机的运行状态；将所述决策指令发送至所述地面站。

可选地，所述实物端包括：观察节点、实物通信发送节点、实物通信接收节点和实物飞控系统；

所述观察节点，用于识别真实环境中的所述目标信息，并将所述目标信息发送至所述实物通信发送节点；

所述实物通信发送节点，用于接收所述观察节点发送的所述目标信息并将所述目标信息发送至所述地面站；

所述实物通信接收节点，用于接收所述地面站发送的所述决策指令，并将所述决策指令发送至所述实物飞控系统；

所述实物飞控系统，用于接收所述实物通信接收节点发送的所述决策指令，以控制实物无人机的运行状态。

可选地，所述实物端还包括：实物信息转换模块；

所述实物信息转换模块，用于将所述实物通信发送节点向所述地面站发送的rostopic格式的目标信息转换成FastRtps格式的目标信息；将所述地面站向所述实物通信接收节点发送的FastRtps格式的决策指令转换成rostopic格式的决策指令。