[发明专利]一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真系统

说明书

本发明公开一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真系统，包括综合控制计算机和多个仿真装置；各仿真装置包括集群控制模块、飞行仿真模块、1394b总线模块，所述集群控制模块与所述1394b总线模块连接，用于利用1394b总线接收集群控制指令并解析；所述集群控制模块通过串口与所述飞行仿真模块互联，用于向所述飞行仿真模块发送解析后的集群控制指令并接收飞行状态；所述飞行仿真模块运行数字飞机模型和飞行控制逻辑，用于接收集群控制指令并运算飞行状态。各仿真装置包括多个1394b接口，用于与所述综合控制计算机以及其他仿真装置通信。本发明能够通过灵活的互联结构实现仿真节点动态扩展，且集成度高，便于携带机动部署。

技术领域

本发明属于无人机集群仿真领域，特别涉及一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真系统。

背景技术

无人机集群是在智能技术、大数据技术、增材技术等技术的迅猛发展背景下产生的。近年来，无人机集群因其潜在的巨大应用价值得到快速发展，其借助无人机间的协同交互实现机群的群体行为，以分布式方式完成传统单机系统无法执行的任务，具有鲁棒性、规模弹性和灵活性等优势。

无人机集群的实飞试验往往由于空域申请、成本昂贵、控制不确定性等多方面的原因导致难以实施，通常需采用仿真的方式进行先期验证，对集群的功能性能进行分析评估，根据仿真结果逐步完善系统方案的设计，从而实现研制过程的快速迭代，节省人力、时间、经费等方面的成本，提高研制效率。

传统的无人机仿真平台，通常以计算机为运算平台，模拟无人机的飞行环境、气动特性、飞行控制算法等，实时产生飞行模拟数据，从而对飞机性能进行分析与验证。然而对于无人机集群飞行的仿真，单个计算平台的性能难以实现多无人机的模拟。研究表明采用分布式仿真的方式，将集群无人机分布在多台计算机或嵌入式设备中进行模拟，多运算平台通过网络进行数据融合与共享，可以实现集群仿真的运行。

中国专利CN108845802A的《无人机集群编队交互式仿真验证系统及实现方法》提出了一种以多个计算机作为仿真器、宿主机、客户机等平台，通过以太网构建分布式实时仿真环境的方案。但是这种方式采用多个计算机模拟飞机，对场地要求比较高、便携性差、不具备移动部署能力；并且通过以太网进行组网，采用交换机作为数据交互中心，当网络节点动态调整时交换机配置过程较为繁琐，且仿真节点越多需要的交换机端口越多，组网方式不够灵活性，不易于维护与升级。

中国专利CN109188933A的《一种集群无人机分布式硬件在回路仿真系统》提出了一种基于仿真计算机和嵌入式仿真模块相结合的仿真系统，其中仿真计算机用于气动和环境仿真，嵌入式仿真模块用于飞控和图像仿真。仿真计算机利用网线连接到路由器进行互联实现飞机状态的共享；嵌入式计算机通过网线连接到仿真控制模块，实现与飞机气动和飞行环境的交互。但是这种方式的仿真规模依然受限于硬件体系的配置，难以动态升级编队配置。

综上，现有技术中的无人机编队仿真方法，通过交换机或路由器进行组网，灵活性、扩展性低；以计算机作为仿真运算平台，空间需求大、便携性差。因此，无法满足快速机动进行部署与展示的应用场景。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真装置，能够通过灵活的互联结构实现仿真节点的动态扩展，且具备集成度高的优势，便于携带进行机动部署。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于高速串行总线的嵌入式无人机集群仿真系统，包括综合控制计算机和多个仿真装置；各仿真装置包括集群控制模块、飞行仿真模块、1394b高速串行总线模块和供电模块，所述供电模块用于为所述集群控制模块、所述飞行仿真模块和所述1394b高速串行总线模块供电；