一种无人机系统仿真测试方法及仿真试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机系统仿真测试方法及仿真试验系统，它是将无人机系统安装在多纬度运动平台系统上，通过多纬度运动平台系统提供无人机系统的多维度运动；通过信号源模拟系统为无人机系统提供模拟运动的信号数据；通过控制和测量系统提供运动仿真的控制逻辑流程以及平台运动量闭环测量和对无人机系统的相应测量；通过运动伺服系统提供多纬度运动平台系统运动所需的驱动源，通过仿真参数记录和显示系统提供参数记录和实时显示以及迭加的背景信息。本发明专利技术可以提供一种对无人机系统在地面进行动态的试验检查和仿真，替代实际飞行，从而显著减少实际飞行风险，缩短试验验证周期，节省费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 涉及一种无人机系统仿真测试方法及仿真试验系统。
技术介绍
作为型号装备或一般产品，无人机首飞前的试验对安全首飞是必要的。目前，实现 无人机性能测试的方法主要采取地面加载检查和飞行试验。地面加载检查包括通电检查和 动力运行下的检查以及滑行检查。由于这些传统的检查是保持被测对象处于地面，没有实 际飞行条件的种种干扰和响应，检查难以充分，因此难以检查无人机系统设计的很多故障 或验证状态转换的实际情况，进行飞行仿真更难，而实际飞行存在风险，如何在地面进行更 加充分的试验检查，避免带问题飞行或者在发现故障问题后能够在地面进行试验，复现发 生问题的飞行条件，分析排出问题，减少飞行风险，为此需要寻找新的试验方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种无人机系统仿真测试方法及仿真试验 系统，对无人机系统在地面进行动态的试验检查和仿真，替代实际飞行，减少飞行风险、缩 短试验验证周期、节省费用，克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案无人机系统仿真测试方法。它将被测试 的无人机系统安装在多纬度运动平台系统上，通过多纬度运动平台系统提供无人机系统的 多维度运动；通过信号源模拟系统为被测试的无人机系统提供模拟运动的信号数据；通过 控制和测量系统提供运动仿真的控制逻辑流程以及平台运动量闭环测量和对无人机系统 的相应测量；通过运动伺服系统提供多纬度运动平台系统运动所需的驱动源，通过仿真参 数记录和显示系统提供参数记录和实时显示以及迭加的背景信息。上述的无人机系统仿真测试方法，它对被测试的无人机系统通过控制和测量系统 的预先编写的控制逻辑流程驱动运动伺服系统和多纬度运动平台系统进行一维的运动试 验检查或进行多维的组合运动检查或仿真或者是根据飞行航线设计进行连续的运动检查 和仿真试验。前述的无人机系统仿真测试方法，它根据被测试的无人机系统上的传感器和控制 逻辑流程提供运动控制数据由控制和测量系统驱动多纬度运动平台系统进行跟随运动并 进行运动检查和仿真试验。无人机系统仿真试验系统。其构成包括多纬度运动平台系统、运动伺服系统、信号 源模拟系统、控制和测量系统、仿真参数记录和显示系统和试验室环境系统，所述的多纬度 运动平台系统、运动伺服系统、信号源模拟系统、控制和测量系统、仿真参数记录和显示系 统装在试验室环境系统中；被测试的无人机系统安装在多纬度运动平台系统的顶层上，并 与信号源模拟系统、控制和测量系统连接；运动伺服系统与多纬度运动平台系统和控制和 测量系统连接；仿真参数记录和显示系统与无人机系统、控制和测量系统或信号源模拟系 统连接。上述的无人机系统仿真试验系统中，所述的多纬度运动平台系统由多层结构组 成，每一层的运动机构分别与运动伺服系统连接。前述的无人机系统仿真试验系统中，所述的运动伺服系统由横滚层、俯仰层、偏航 层和侧偏层四层结构组成。前述的无人机系统仿真试验系统中，所述 的信号源模拟系统由多种信号模拟源组 成，并通过机械或电气接口与被测试的无人机系统或控制和测量系统连接。前述的无人机系统仿真试验系统中，所述的控制和测量系统由计算机系统和测量 传感器接口组成，控制和测量系统与运动伺服系统、仿真参数记录和显示系统或信号源模 拟系统连接。前述的无人机系统仿真试验系统中，所述的仿真参数记录和显示系统由计算机系 统、记录器和显示屏组成。前述的无人机系统仿真试验系统中，所述的试验室环境系统由风水电气、照明、试 验设备安装场地、重物移动装置、建筑顶棚的防护和透波设施、设备保管场地以及人员操作 场地和必要的安全保障设施组成。本专利技术的有益效果与现有技术相比，本专利技术特别适合作为无人机系统的试验检 查或仿真，也适合作为对无人机的引导飞行验证。采用本专利技术的试验研究方法可以减少飞 行风险，提供可以重复的、可以比较的试验分析环境。本专利技术为无人机系统提供了在地面进 行新型无人机首次飞行前的试验检查验证或是进行飞行故障的复现分析。在无人机应用的 新领域如空中加油，编队飞行等，亟需提供相应的试验仿真验证手段，本专利技术适用于此。本 专利技术特别适合用于复杂无人系统的试验分析验证，包括无人舰船、无人飞船也包括有人驾 驶飞行器的飞行研究等，可显著避免飞行风险，提高试验分析的有效性，缩短试验时间，节 省试验费用。同时，本专利技术的方法技术成熟可靠，具有很强的通用性，设备建设运行费用低， 使用方法简易可行。通过本专利技术可以提供一种对无人机系统在地面进行动态的试验检查和 仿真，替代实际飞行，从而显著减少实际飞行风险，缩短试验验证周期，节省费用。本专利技术对 实装无人机系统进行试验验证或仿真具有真实性，特别是无人机系统这类电磁设备集成度 很高的复杂系统，采用实装进行试验对电磁兼容性特别是全系统的信号完整性的检查更加 重要，对机械或电气连接与传动的检查也更必要和充分。同时，本专利技术的仿真试验系统的设 计由几个功能分系统组成，是否通用的主要差异因素是被测对象，当被测对象采用实装进 行试验，保证的本专利技术的仿真试验系统具有通用性，包括适用于不同性能的整机，或其分系 统；对设备的承载重量进行分级设计，可适用于不同重量的整机进行试验。典型的适用范围如下(一)、整机测试和仿真，包括两类1)根据预先飞行控制程 序驱动运动平台使飞行器运动，对飞行器的响应进行运动检查和仿真试验；在本专利技术中运 动检查和仿真试验也统称为测试。2)根据飞行器上的跟踪系统进行跟踪的需要所提供的控 制逻辑流程驱动运动平台使飞行器运动，对飞行器的响应进行测试。(二)、分系统测试分析，使用的分系统如下1)飞行姿态激励组合导航模式转 换，航姿系统转换，燃油系统供输油状态，卫星中继天线跟踪锁定与重捕。2)引导控制激励 光电跟踪，雷达指向，信号测向，飞行对接或编队，着陆着舰。3)模式转换激励舵机主备转 换，测控中断自动返航，起落架收放。4)运行考核检查全机电磁兼容与信号完整性检查， 机械和电气连接性检查，应力检查与早期故障考核；其中，本专利技术所称的连接包括机械的或电气的，也包括依次的串联或平行的并联。一般情况可以进行100%的首次飞行前检查项 目，进行绝大部分故障复现试验分析项目，进行多种飞行仿真研究，特别是进行新飞行概念 模拟研究。本专利技术的仿真试验系统在使用上分为两种用法一种是按照预先制定的试验仿真 控制逻辑流程对被测试对象进行驱动，测量其在动态的运动中的相应，实现试验检查和仿 真的目的；为实现实装无人系统通用仿真试验系统的通用，一方面是在承载重量和运动控 制上划分一定规格或留有一定余量，特别是信号源模拟系统4和控制和测量系统5应尽可 能软件化，满足接口通用和短时间少量更换的需要。另一种是反之，以被测对象上的目标探 测器所要跟踪的目标的运动为依据，给目标探测器一种目标运动模式诱导其响应，由目标 探测跟踪器给出目标移动的跟踪信息，根据此信息实时传给控制和测量系统作为运动控制 指令驱动多纬度运动平台系统运动，实现验证被测对象与探测目标保持相对的位置或姿态 性能的目的。本专利技术适用于无人驾驶飞行器及其分系统的运动检查和仿真试验，同样适用 于有人驾驶飞行器及其分系统的运动检查和仿真试验。附图说明图1是本专利技术的结构原理图；图2是多纬度运动平台系统的侧偏层结构示意图；图3是多纬度运动平台系统的偏航层结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无人机系统仿真测试方法，其特征在于：它将被测试的无人机系统安装在多纬度运动平台系统上，通过多纬度运动平台系统提供无人机系统的多维度运动；通过信号源模拟系统为被测试的无人机系统提供模拟运动的信号数据；通过控制和测量系统提供运动仿真的控制逻辑流程以及平台运动量闭环测量和对无人机系统的相应测量；通过运动伺服系统提供多纬度运动平台系统运动所需的驱动源，通过仿真参数记录和显示系统提供参数记录和实时显示以及迭加的背景信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绍文，
申请(专利权)人：贵州贵航无人机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]