一种无人机方阵运行仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机方阵运行仿真系统，涉及了无人机运行仿真技术领域，包括数据终端

【技术实现步骤摘要】
一种无人机方阵运行仿真系统


[0001]本专利技术涉及无人机运行仿真
，具体是一种无人机方阵运行仿真系统
。

技术介绍

[0002]无人机运行仿真是通过计算机模拟无人机的运行过程和环境，以评估飞行性能
、
验证控制算法
、
进行飞行训练以及测试新的技术和系统，目前，无人机方阵运行需要进行大量的实际飞行测试，既耗费时间又存在一定的风险，同时，无人机方阵的运行策略和协同控制也需要经过多次优化和验证，因此，开发一种无人机方阵运行仿真系统具有重要的意义
。
[0003]如何优化无人机方阵的协同控制，并通过建立相应的模型和仿真环境，进行无人机方阵的飞行模拟，并在飞行模拟过程中对障碍物进行避障控制，以减少无人机方阵的飞行风险，如何对仿真结果进行评估，进而生成相应的优化参数去优化无人机方阵的运行，提升无人机方阵的运行效率，这些都是我们所需要考虑的问题
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种无人机方阵运行仿真系统
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种无人机方阵运行仿真系统，包括数据终端，所述数据终端通信连接有数据建模模块
、
策略定制模块
、
仿真模拟模块以及分析优化模块；
[0006]所述数据建模模块用于获取无人机相关信息和任务相关信息，进而分别建立无人机方阵模型和任务场景需求模型；
[0007]所述策略定制模块用于获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，进而生成协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略
、
姿态控制策略和路径规划策略，并根据协同控制策略进行协同决策；
[0008]所述仿真模拟模块设置有仿真环境搭建单元和仿真场景运行单元；所述仿真环境搭建单元用于搭建仿真环境；所述仿真场景运行单元用于将无人机方阵模型映射至仿真环境内，进而模拟无人机方阵的运行；
[0009]所述分析优化模块用于获取无人机方阵模拟运行的模拟结果数据，进而生成仿真拟合度，并根据仿真拟合度获取优化参数，通过将优化参数传输至仿真模拟模块用于无人机方阵的优化运行
。
[0010]进一步的，构建所述无人机方阵模型的过程包括：
[0011]所述数据建模模块包括数据采集单元和模型构建单元，数据采集单元采集无人机相关信息和任务相关信息，无人机相关信息包括无人机身份序列
、
无人机飞行日志
、
无人机动力参数以及无人机通信端口参数，任务相关信息包括任务类型
、
任务区域
、
任务时限以及任务目标；
[0012]所述模型构建单元预先构建有空参模型，并关联有数据清洗程序，设置截断容量
C1，将无人机身份序列作为遍历索引，以每个遍历索引对应的无人机飞行日志
、
无人机动力
参数以及无人机通信端口参数作为封装对象，进而封装生成若干个遍历索引对应的待清洗数据包，记待清洗数据包的包容量为
C2，根据
C1和
C2决定是否执行截断操作，进而执行数据清洗和数据转换，通过数据清洗生成合规数据包，通过数据转换将合规数据包标记为建模数据包，将若干个建模数据包输入至空参模型中，进而生成无人机方阵模型，所述无人机方阵模型包括若干个单体无人机模型
。
[0013]进一步的，构建所述任务场景需求模型的过程包括：
[0014]所述模型构建单元还设置有不同类型的构建栈，记为
Stack[k]，其中
k
代表了构建栈的类型，将任务目标作为建模初始项，则建模初始项对应的任务类型
、
任务区域以及任务时限分别作为第一建模参数
、
第二建模参数和第三建模参数；
[0015]当
k
＝1时，对应的构建栈类型为构建栈
A
，所述构建栈
A
用于入栈若干个第一建模参数；
[0016]当
k
＝2时，对应的构建栈类型为构建栈
B
，所述构建栈
B
用于入栈若干个第二建模参数；
[0017]当
k
＝3时，对应的构建栈类型为构建栈
C
，所述构建栈
C
用于入栈若干个第三建模参数；
[0018]汇总若干个建模初始项对应出栈的第一建模参数
、
第二建模参数以及第三建模参数，并输入至预设的任务搭建程序内，进而由任务搭建程序生成若干个建模初始项对应的任务场景需求模型
。
[0019]进一步的，所述协同控制策略的生成过程包括：
[0020]所述策略定制模块获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，并将无人机方阵模型所包括的若干个单体无人机模型作为映射元素，根据任务场景需求模型构建任务场景空间；任务场景空间设置有不同的场景类型，所述场景类型包括位置控制场景
、
姿态控制场景以及路径规划场景；
[0021]所述任务场景需求模型关联有对应的场景界定系数，预设有策略定制区间集合，根据场景界定系数和策略定制区间集合生成对应场景类型的任务场景空间，并标注出对应的协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略
、
姿态控制策略以及路径规划策略
。
[0022]进一步的，所述协同决策的过程包括：
[0023]获取协同控制策略并进行相应的协同决策；
[0024]当获取到的协同控制策略为位置控制策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的位置控制场景内，进行映射元素对应的无人机的位置校准；
[0025]当获取到的协同控制策略为姿态控制策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的姿态控制场景内，进行映射元素对应的无人机的姿态控制；
[0026]当获取到的协同控制策略为路径规划策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的路径规划场景内，进行无人机的路径规划
。
[0027]进一步的，搭建所述仿真环境的过程包括：
[0028]获取环境数据，环境数据包括障碍物数据
、
气象数据以及地形数据，障碍物数据包括移动障碍物和静止障碍物，气象数据包括安全气象条件和非安全气象条件，地形数据包括高危地形和安全地形；
[0029]获取静止障碍物进而标记出若干个障碍点位，将安全气象条件作为飞行模拟前置
条件，标记非安全气象条件为禁飞模拟前置条件，标记高危地形为禁飞区域
、
标记安全地形为安全飞行区域，获取障碍点位对应的三维坐标，获取移动障碍物对应的动态坐标，建立三维坐标系，将安全飞行区域和禁飞区域作为映射平面，进而汇总若干个映射平面构建出三维拓扑仿真环境地图，将三维坐标和动态坐标作为映射点，将映射点拓扑映射至三维拓扑仿真环境地图上，生成三维拓扑仿真环境地图对应的仿真环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人机方阵运行仿真系统，包括数据终端，其特征在于，所述数据终端通信连接有数据建模模块
、
策略定制模块
、
仿真模拟模块以及分析优化模块；所述数据建模模块用于获取无人机相关信息和任务相关信息，进而分别建立无人机方阵模型和任务场景需求模型；所述策略定制模块用于获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，进而生成协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略
、
姿态控制策略和路径规划策略，并根据协同控制策略进行协同决策；所述仿真模拟模块设置有仿真环境搭建单元和仿真场景运行单元；所述仿真环境搭建单元用于搭建仿真环境；所述仿真场景运行单元用于将无人机方阵模型映射至仿真环境内，进而模拟无人机方阵的运行；所述分析优化模块用于获取无人机方阵模拟运行的模拟结果数据，进而生成仿真拟合度，并根据仿真拟合度获取优化参数，通过将优化参数传输至仿真模拟模块用于无人机方阵的优化运行
。2.
根据权利要求1所述的一种无人机方阵运行仿真系统，其特征在于，构建所述无人机方阵模型的过程包括：所述数据建模模块包括数据采集单元和模型构建单元，数据采集单元采集无人机相关信息和任务相关信息，无人机相关信息包括无人机身份序列
、
无人机飞行日志
、
无人机动力参数以及无人机通信端口参数，任务相关信息包括任务类型
、
任务区域
、
任务时限以及任务目标；所述模型构建单元预先构建有空参模型，并关联有数据清洗程序，设置截断容量
C1，将无人机身份序列作为遍历索引，以每个遍历索引对应的无人机飞行日志
、
无人机动力参数以及无人机通信端口参数作为封装对象，进而封装生成若干个遍历索引对应的待清洗数据包，记待清洗数据包的包容量为
C2，根据
C1和
C2决定是否执行截断操作，进而执行数据清洗和数据转换，通过数据清洗生成合规数据包，通过数据转换将合规数据包标记为建模数据包，将若干个建模数据包输入至空参模型中，进而生成无人机方阵模型，所述无人机方阵模型包括若干个单体无人机模型
。3.
根据权利要求2所述的一种无人机方阵运行仿真系统，其特征在于，构建所述任务场景需求模型的过程包括：所述模型构建单元还设置有不同类型的构建栈，记为
Stack[k]
，其中
k
代表了构建栈的类型，将任务目标作为建模初始项，则建模初始项对应的任务类型
、
任务区域以及任务时限分别作为第一建模参数
、
第二建模参数和第三建模参数；当
k
＝1时，对应的构建栈类型为构建栈
A
，所述构建栈
A
用于入栈若干个第一建模参数；当
k
＝2时，对应的构建栈类型为构建栈
B
，所述构建栈
B
用于入栈若干个第二建模参数；当
k
＝3时，对应的构建栈类型为构建栈
C
，所述构建栈
C
用于入栈若干个第三建模参数；汇总若干个建模初始项对应出栈的第一建模参数
、
第二建模参数以及第三建模参数，并输入至预设的任务搭建程序内，进而由任务搭建程序生成若干个建模初始项对应的任务场景需求模型
。4.
根据权利要求3所述的一种无人机方阵运行仿真系统，其特征在于，所述协同控制策略的生成过程包括：
所述策略定制模块获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，并将无人机方阵模型所包括的若干个单体无人机模型作为映射元素，根据任务场景需求模型构建任务场景空间；任务场景空间设置有不同的场景类型，所述场景类型包括位置控制场景
、
姿态控制场景以及路径规划场景；所述任务场景需求模型关联有对应的场景界定系数，预设有策略定制区间集合，根据场景界定系数和策略定制区间集合生成对应场景类型的任务场景空间，并标注出对应的协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略
、
姿态控制策略以及路径规划策略
。5.
根据权利要求4所述的一种无人机方阵运行仿真系统，其特征在于，所述协同决策的过程包括：获取协同控制策略并进行相应的协同决策；当获取到的协同控制策略为位置控制策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的位置控制场景内，进行映射元素对应的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：印霞，
申请(专利权)人：广东昊一航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：