申请/专利权人：中南大学

申请日：2024-01-03

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117492383B

主分类号：G05B17/02

分类号：G05B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2024.02.23#实质审查的生效;2024.02.02#公开

摘要：本发明公开了一种基于半实物仿真的无人机自动化测试系统及方法，其中系统包括半实物仿真平台和测试模块；半实物仿真平台包括飞控模块、无人机运动仿真器、三维环境仿真器及地面控制站；飞控模块与无人机运动仿真器、三维环境仿真器通信连接，三维环境仿真器、地面控制站均与无人机运动仿真器通信连接；无人机运动仿真器包含整机故障模型；测试模块与飞控模块、无人机运动仿真器、三维环境仿真器通信连接，用于基于故障测试用例库注入故障以进行故障测试及接收故障测试结果。采用半实物仿真技术能实现高逼真的仿真，实现高效的无人机自动化测试，解决了真机实验的高成本、费时费力的问题，对无人机测试、安全建模方面具有重大意义。

主权项：1.一种基于半实物仿真的无人机自动化测试系统，其特征在于，包括半实物仿真平台和测试模块；所述半实物仿真平台包括飞控模块、无人机运动仿真器、三维环境仿真器及地面控制站；所述飞控模块与所述无人机运动仿真器、三维环境仿真器通信连接，所述三维环境仿真器、地面控制站均与所述无人机运动仿真器通信连接；所述无人机运动仿真器包含整机故障模型，其中，整机故障模型是在无人机运动模型的基础上结合故障原理，设计故障参数形成；测试模块，与所述飞控模块、无人机运动仿真器、三维环境仿真器通信连接，用于基于故障测试用例库注入故障以进行故障测试及接收故障测试结果；所述整机故障模型包括动力系统故障模型、负载故障模型、传感器故障模型；所述动力系统故障模型为通过在动力系统的各模块的模型中叠加扰动故障系数而形成；所述负载故障模型为在通过在转动惯量模型中叠加由于机体上发生的质量变化产生的转动惯量的变化而形成；所述传感器故障模型为通过在各传感器模型中叠加零偏漂移量、尺度因子的变化、常值偏置的变化和白噪声而形成；所述动力系统故障模型包括：电池故障模型，其表示如下： ；式中，表示电池电压，表示有效放电电容，表示电池充满电的电压，为电池的拟合函数，表示电池故障系数；电调故障模型，其表示如下： ；式中，表示电调的等效平均电压，表示电调接收的油门输入，表示电池电压，表示电调故障系数；电机故障模型，其表示如下： ；式中，表示电机实际瞬时转速，为电机响应速度故障系数，表示最大故障响应系数，表示电机的动态响应速度，s表示复频率，表示电机执行效率故障系数，是期望的稳态转速；螺旋桨故障模型，其表示如下： ；式中，T表示螺旋桨的拉力，M表示螺旋桨的转矩；表示拉力系数，是转矩与拉力的比例系数，表示拉力故障系数；所述负载故障模型表示如下： ； ；式中，J表示总的转动惯量，表示正常的转动变量，表示变化的转动惯量，其中表示绕物体质心的f轴旋转时，物体对于h轴的转动惯量，f和h均取x、y、z；质量偏移产生的额外力矩表示为： ；式中，表示质量偏移产生的额外力矩，表示机体上发生的质量变化，表示在机体坐标系中的位置，表示姿态旋转矩阵，表示重力加速度；所述传感器故障模型包括：陀螺仪故障模型，其表示如下： ； ；式中，表示机体真实角速率；表示测量后的角速率；均表示白噪声；表示陀螺仪的零偏漂移量；表示陀螺仪的尺度因子的变化；下标表示陀螺仪序号；表示陀螺仪常值偏置的变化；为陀螺仪的冲击系数变化；加速度计故障模型，其表示如下： ； ；式中，均表示白噪声；表示机体真实加速度；表示测量后的比力；表示加速度计的零偏漂移量；表示加速度计尺度因子的变化；下标表示加速度计序号；表示重力加速度；表示杆臂向量；表示姿态旋转矩阵；表示沿z轴的单位向量；磁力计故障模型，其表示如下： ； ；式中，均表示白噪声；表示地理系下的磁场向量；表示测量的磁场向量；表示磁力计尺度因子的变化；表示磁力计的零偏漂移量；下标表示磁力计序号；表示磁力计常值偏置的变化；气压计故障模型，其表示如下： ； ；式中，表示气压计的测量高度；表示白噪声；表示气压计尺度因子的变化；下标表示气压计序号；表示气压计的常值偏置的变化；表示气压计的零偏漂移量；表示机体在地理坐标中的高度；GPS故障模型，其表示如下： ； ；式中，表示白噪声；表示GPS尺度因子的变化；下标r表示GPS序号；表示GPS常值偏置的变化；表示GPS的零偏漂移量；表示真实位置信号；表示测量到的位置信号。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 一种基于半实物仿真的无人机自动化测试系统及方法

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