无人机仿真系统、无人机仿真方法及无人机技术方案

一种仿真系统、无人机、无人机仿真方法和无人机仿真装置，该仿真系统包括：电池模型(102)，用于根据无人机的上一时刻的状态信息与上一时刻的电池状态信息，模拟计算下一时刻的电池状态信息；及状态模型(101)，用于根据无人机的上一时刻的状态信息与下一时刻的电池状态信息，模拟计算下一时刻的状态信息。该仿真系统将电池参数作为仿真系统的一部分对无人机的运行进行仿真，使仿真更贴合实际。

Unmanned aerial vehicle simulation system, unmanned aerial vehicle simulation method and unmanned aerial vehicle

A simulation system of UAV, UAV, UAV Simulation Method and simulation device, the simulation system includes: the battery model (102), according to the state information of the UAV battery last time state information with the last time, simulation of battery state information of next time; and the state model (101), according to the battery status information of UAV on time and state information of next time, simulation of state information of next time. The simulation system simulates the operation of the UAV as part of the simulation system, making the simulation more practical.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无人机仿真系统、无人机仿真方法及无人机
本专利技术涉及一种无人机仿真技术，尤其涉及一种无人机仿真系统与方法及采用该无人机仿真方法的无人机。
技术介绍
现在有很多无人机仿真系统，可以在操纵者使用遥控器发出控制信号，然后仿真系统会根据控制信号和模拟出来的无人机飞行环境计算出接下来无人机的一系列动作，可以方便操纵者更好的了解和练习操纵无人机，也可以更好的了解无人机的特性，减少各种不必要的损失。然而现有的无人机仿真没有针对电池的仿真，无法对无人机进行基于自身能源的飞行任务的仿真，没有电池仿真的无人机仿真无法将电池的因素考虑在内，但实际上电池是无人机飞行中的一个重要环节，环境温度、海拔等其他外界环境可能直接影响电池的性能进而影响无人机的动力性能，电池本身的容量也会限制无人机的续航时间，无人机不同的飞行任务对电量的消耗也不一样(一直悬停和一直在做各种暴力飞行动作的电流相差很大)，在没有电池仿真的无人机飞行仿真系统中会造成仿真结果和实际飞行结果相差很远，导致无人机飞行仿真丧失意义。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种无人机仿真系统、无人机仿真方法及采用该无人机仿真方法的无人机。一种仿真系统，用于对无人机的运行进行模拟，所述仿真系统包括：电池模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息与上一时刻的电池状态信息，模拟计算下一时刻的电池状态信息；及状态模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息以及下一时刻的电池状态信息，计算所述无人机下一时刻的状态信息。一种无人机，包括飞行控制系统，所述飞行控制系统包括如上所述的仿真系统。一种无人机仿真方法，用于对无人机的运行进行模拟，所述仿真方法包括：获取上一时刻的无人机的状态信息和上一时刻的电池状态信息；根据上一时刻的无人机的状态信息及上一时刻的电池状态信息计算下一时刻的电池状态信息；根据下一时刻电池状态信息计算下一时刻的无人机状态信息；及根据下一时刻电池状态信息及下一时刻无人机状态信息调整无人机运行任务。一种无人机仿真方法包括：显示仿真无人机的图像；获取用户的控制指令，并根据所述控制指令控制所述仿真无人机进行模拟仿真飞行；以及在所述仿真无人机的飞行过程中，实时显示所述仿真无人机的当前电量。一种无人机仿真装置包括：显示装置，用于显示仿真无人机的图像；输入装置，与所述显示装置通讯连接，所述输入装置用于供用户输入控制命令，以控制所述仿真无人机进行模拟仿真飞行；其中，在所述仿真无人机模拟仿真飞行过程中，所述显示装置实时显示所述仿真无人机的当前电量。所述仿真系统将电池参数作为仿真系统的一部分对无人机的运行进行仿真，使仿真更贴合实际。附图说明图1是本专利技术实施方式提供的一种无人机的结构示意图。图2是本专利技术实施方式提供的一种无人机的飞行仿真系统的模块示意图。图3是本专利技术实施方式提供的一种状态模型的模块结构示意图。图4是本专利技术实施方式提供的一种电池模型的模块结构示意图。图5为本专利技术实施方式提供的一种电池仿真方法的流程图。图6为本专利技术电池模型的一种例示的电池放电曲线。图7为本专利技术电池模型的另一种例示的电池放电曲线。图8为本专利技术实施方式提供的应用在仿真装置上的一种电池仿真方法的流程图。主要元件符号说明无人机1飞行控制系统10飞行仿真系统100动力模型101运动学模型102动力学模型103电池模型104电压模型1040电流模型1041温度模型1042容量模型1043内阻模型1044故障模型1045寿命模型1046传感器模型105噪声模型106飞行控制模块110驱动装置20动力装置30传感器40数据记录单元50收发器60仿真装置2显示装置22输入装置24如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1所示，本专利技术实施方式提供一种无人机1，所述无人机1可为无人飞行器(UnmannedAerialVehicle,UAV)、无人航天器、无人船、无人车等。所述无人飞行器可为旋翼飞行器、固定翼飞行器或固定翼与旋翼混合的飞行器。其中所述旋翼可为单旋翼、双旋翼、三旋翼、四旋翼、六旋翼及八旋翼等。在如下实施例中，所述飞行器1为旋翼无人飞行器。所述无人机1包括飞行控制系统10、驱动装置20、动力装置30、传感器40、数据记录单元50、收发器60。所述飞行控制系统10用于产生控制指令以控制所述无人机1的飞行，包括但不限于，控制无人机1的飞行速度、高度、姿态等。所述飞行控制系统10可从一无人机控制器(图未示)接收控制指令，或基于所述数据记录单元50记录的以往的飞行数据来产生控制指令。例如：所有的飞行指令都是通过无线方式从远程操控者发送至所述收发器60，再通过所述收发器60传输至所述飞行控制系统10。在另一实施方式中，所述无人机1上还可以装配有自动导航系统，所述自动导航系统可采用惯性测量单元(InertialMeasurementUnit，IMU)或GPS模块以使得所述无人机按照既定的航线飞行。所述飞行控制系统10根据通过预先设置好的航迹规划及自动导航系统的导航信息产生控制指令。所述飞行控制系统10包括飞行控制模块110，所述飞行控制模块110用于根据控制指令控制所述无人机的飞行。所述驱动装置20可为任何可根据控制指令产生驱动力的驱动装置，例如：电机，包括直流电机(有刷电机或无刷电机)、交流电机。动力装置30可用于根据所述驱动装置20产生的驱动力使所述无人机1起飞、着陆、悬停，及在空中关于三个平移自由度以及三个旋转自由度运动。在本实施例中，所述动力装置30可包括一个或多个旋翼。所述旋翼可包括连接至一转轴的一个或多个旋翼叶片。所述旋翼叶片或转轴可被所述驱动装置20驱动而旋转，从而产生移动所述无人机1的推升力。虽然在本实施例中，所述无人机1的动力装置30被描述为包括1个或多个旋翼，但是可以理解的是，在无人机为其他类型的平台时，所述动力装置可为其他相对应的机构。所述传感器40的数量和类型可为多个，包括但不限于，惯性测量单元、气压传感器、温度传感器、加速度传感器、位置传感器等。所述传感器40通过有线或无线的方式与所述飞行控制系统10通信连接，所述飞行控制系统10能从所述传感器40获得所述无人机1的各种飞行数据，包括但不限于，高度，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿真系统，用于对无人机的运行进行模拟，其特征在于：所述仿真系统包括：电池模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息与上一时刻的电池状态信息，模拟计算下一时刻的电池状态信息；及状态模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息以及下一时刻的电池状态信息，计算所述无人机下一时刻的状态信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种仿真系统，用于对无人机的运行进行模拟，其特征在于：所述仿真系统包括：电池模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息与上一时刻的电池状态信息，模拟计算下一时刻的电池状态信息；及状态模型，用于根据无人机的上一时刻的状态信息以及下一时刻的电池状态信息，计算所述无人机下一时刻的状态信息。2.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述电池状态信息包括电池电流、电压、温度、内阻、容量中的一种或几种。3.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述电池模型包括容量模型，所述容量模型根据上一时刻无人机状态信息及环境参数模拟计算出下一时刻无人机运行过程中电池的容量变化。4.如权利要求3所述的仿真系统，其特征在于：所述电池模型包括电流模型，所述电流模型根据所述容量模型计算出的容量变化与时间的比值模拟计算无人机运行过程中电池的电流变化。5.如权利要求4所述的仿真系统，其特征在于：所述电池模型包括温度模型，所述温度模型根据环境参数中的环境温度和计算出的电池电流变化信息计算出电池的温度变化。6.如权利要求5所述的仿真系统，其特征在于：所述电池模型包括内阻模型，所述内阻模型根据无人机运行过程中环境温度和电池温度变化信息计算出电池的内阻变化信息。7.如权利要求6所述的仿真系统，其特征在于：所述电池模型包括故障模型，所述故障模型用于根据所计算出的无人机运行过程中的电流变化、温度变化及内阻变化、环境参数及/或飞行任务或航迹规划计算无人机运行过程中电池出现不同故障的可能性。8.如权利要求3所述的仿真系统，其特征在于：所述环境参数包括大气气压、温度、风速、风向、经度、纬度中的一种或几种。9.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述无人机状态信息和上一时刻的电池状态信息来源于与所述无人机通信连接的仿真装置。10.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述无人机的上一时刻的状态信息和上一时刻的电池状态信息来源于所述无人机上设置的传感器或所述无人机上用于记录运行状态信息的数据记录装置。11.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括运动学模型，所述运动学模型根据无人机受到的外力计算无人机接下来的姿态位置信息。12.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括传感器模型，所述传感器模型用于根据飞机的姿态位置信息计算出传感器数据。13.如权利要求11所述的仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括噪声模型，所述噪声模型用于根据所述传感器模型计算出的传感器数据计算出噪声数据。14.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括动力模型，所述动力模型根据电机转速和螺旋桨的各种系数计算出螺旋桨升力。15.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述仿真系统包括动力学模型，所述动力学模型根据飞机的类型以及每个桨的动力参数，计算整个飞机的动力参数。16.如权利要求1所述的仿真系统，其特征在于：所述无人机的状态信息包括角度、角速度、速度、高度、姿态、航向、经度、纬度中的一种或几种。17.一种无人机，包括飞行控制系统，其特征在于：所述飞行控制系统包括如权利要求1至16任一项所述的仿真系统。18.如权利要求17所述的无人机，其特征在于：所述无人机包括动力装置，所述动力装置包括旋翼。19.一种无人机仿真方法，用于对无人机的运行进行模拟，其特征在于：所述仿真方法包括：获取上一时刻的无人机的状态信息和上一时刻的电池状态信息；根据上一时刻的无人机的状态信息及上一时刻的电池状态信息计算下一时刻的电池状态信息；根据下一时刻电池状态信息计算下一时刻的无人机状态信息；及根据下一时刻电池状态信息及下一时刻无人机状态信息调整无人机运行任务。20.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：还包括设置环境参数，所述环境参数包括大气气压、温度、风速、风向、经度、纬度中的一种或几种。21.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：还包括设置无人机飞行任务或航迹规划，所述无人机根据该飞行任务或航迹规划自动飞行。22.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述无人机状态信息和上一时刻的电池状态信息来源于与所述无人机通信连接的仿真装置。23.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述无人机状态信息和上一时刻的电池状态信息来源于所述无人机上设置的传感器或所述无人机上用于记录运行状态信息的数据记录装置。24.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述电池状态信息包括电池电流、电压、温度、内阻、容量中的一种或几种。25.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述无人机的状态信息包括角度、角速度、速度、高度、姿态、航向、经度、纬度中的一种或几种。26.如权利要求19所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述“根据上一时刻的无人机的状态信息及上一时刻的电池状态信息计算下一时刻的电池状态信息”包括根据上一时刻的无人机状态信息及环境参数模拟计算出下一时刻无人机运行过程中电池的容量变化。27.如权利要求26所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述“根据上一时刻的无人机的状态信息及上一时刻的电池状态信息计算下一时刻的电池状态信息”包括根据所述容量模型计算出的容量变化与时间的比值模拟计算无人机运行过程中电池的电流变化。28.如权利要求27所述的无人机仿真方法，其特征在于：所述“根据上一时刻的无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超彬，王文韬，陈熙，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44