本发明专利技术涉及一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，包括：场景仿真模块，用于提供仿真场景及气象和情景设置；飞行器仿真模块，用于向仿真场景中添加无人机仿真模型；传感器仿真模块，用于向无人机仿真模型添加所需的传感器，并抓取传感器数据；飞行控制模块，用于生成无人机的飞行路线，用于控制无人机运动，所述控制包括位置控制和速度控制。本发明专利技术，能够实时同步获取仿真场景内不同传感器数据，具备不同传感器位置转化矩阵，满足多传感器融合算法对不同传感器数据时间同步和空间同步的要求，减少了真机测试验证成本，保障了基于多传感器融合的无人机智能化功能的稳定性和可靠性。可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台
[0001]本专利技术涉及仿真测试
，具体说是一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台。
技术介绍
[0002]近年来，无人机作为一种新型飞行器，在不同领域得到了广泛的应用，也对无人机的环境感知能力和智能化水平不断提出了更高的要求。给无人机加装不同传感器，对多传感器数据进行融合(亦称为多传感器融合)，开发新的智能化功能成为无人机领域研究的热点。与此同时，随着计算机视觉的发展，视觉传感器例如相机在无人机上大规模使用，其他传感器数据与相机数据的融合不断迸发出火花。例如：基于图像数据与点云数据的融合开发的无人机应急着陆功能，通过搭载的相机和激光雷达，在通信链路丢失、电量不足无法到达备降点等安全预警情况下，丰富对所处环境的感知内容，实现对未知环境下可着陆区域的主动识别，控制无人机安全着陆。
[0003]因为无人机多传感器融合的算法和智能化功能较为复杂，应用场景差异较大，算法中的模型参数需进行多次迭代调试，传感器的安装需进行多次调整配置，真机试验测试不确定性较高，风险较大。因此，亟需一套仿真测试验证平台，通过所述验证平台提供较强的场景渲染能力和传感器仿真能力。
[0004]当前主流的无人机仿真平台有Gazebo仿真系统，Airsim仿真系统等。
[0005]Gazebo仿真系统能够提供高保真度的物理模拟，一整套传感器模型，以及较为友好的交互方式。通常Gazebo仿真系统与ROS(机器人操作系统，用于提供数据接出通信链路)联合使用，为开发者提供了基本的仿真环境。但是Gazebo仿真系统不能提供逼真的仿真场景，不能满足相机对仿真系统图像数据的极高要求；同时仅能采集传感器数据，不能实现模型推理、多传感器融合算法、无人机智能化功能输出在内的端到端的测试验证仿真。
[0006]Airsim仿真系统是微软公司开发的基于虚幻引擎的机器人仿真系统，支持无人机、无人机车等机器人的物理和视觉仿真，适用于基于深度学习的视觉AI仿真验证。Airsim仿真系统提供很多API接口，用于读取数据、控制车辆、控制天气等。Airsim仿真系统虽然具备较强的场景渲染能力，但是其传感器数据时钟不一致，不能满足时间同步的传感器数据融合需求。此外，仅能采集传感器数据，不能实现模型推理、多传感器融合算法、无人机智能化功能输出在内的端到端的测试验证仿真。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，用于解决当前主流的无人机仿真平台场景渲染能力不足，不能支持多传感器数据时间同步和空间同步，不支持对多传感器融合算法和无人机智能化功能端
到端仿真，以及无人机多传感器融合感知与智能化功能真机测试验证成本高、风险大的问题。
[0009]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0010]一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，其特征在于，包括：场景仿真模块、飞行器仿真模块、传感器仿真模块、飞行控制模块；
[0011]所述场景仿真模块，利用Unreal Engine生成用于存储仿真场景的.uproject文件，用于提供三维虚拟的无人机仿真场景，用于提供仿真场景内的气象和情景设置；
[0012]所述飞行器仿真模块，用于向仿真场景中添加无人机仿真模型，用于提供符合真机运动学和动力学特征的无人机仿真模型，并通过无人机仿真模型对无人外形、飞控进行设置；
[0013]所述传感器仿真模块，用于向无人机仿真模型添加所需的传感器，并在仿真场景中抓取传感器数据；
[0014]所述传感器仿真模块，通过设置统一的时钟，以及不同传感器相对位置转化矩阵，支持不同传感器数据时间同步与空间同步采集，所述不同传感器相对位置转化矩阵直接输入到多传感器融合算法中处理；
[0015]所述飞行控制模块，用于生成无人机的飞行路线，用于控制无人机运动，所述控制包括位置控制和速度控制。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述仿真场景包含若干典型地形场景，具体分为：基本地形场景，基本特征场景，基本自然场景；
[0017]所述气象和情景设置，所述气象具体包括：雨、雪、沙尘、雾霾、落叶、路面湿度、路面积雪、路面落叶等；其中的情景指自然天气状况，所述情景具体包括：光照条件、雨雪天气、沙尘雾霾、自然风等。
[0018]在上述技术方案的基础上，所述传感器模型包括：相机、激光雷达、GPS、IMU、气压计、磁力计、距离传感器；
[0019]所述传感器模型支持对传感器的个性化设置，所述个性化设置包括：安装位置，安装角度，以及传感器系数等。
[0020]在上述技术方案的基础上，还包括：通信模块、模型推理模块、多传感器融合算法模块、智能化功能输出模块；
[0021]所述通信模块，用于通过ROS发布和订阅机制传输传感器数据和飞行控制指令，其中：所述传感器数据从传感器仿真模块传输至模型推理模块，所述控制指令指飞行控制指令，控制指令从智能化功能输出模块传输至飞行控制模块；用于设置传感器数据的传输频率，满足仿真实时性的要求；
[0022]所述模型推理模块，用于基于传感器数据迭代出性能较高的模型，并通过所述性能较高的模型对传感器数据进行处理；
[0023]所述多传感器融合算法模块，基于模型推理模块输出的数据处理结果对不同传感器数据进行融合；
[0024]所述智能化功能输出模块，获取多传感器融合算法模块输出的数据融合结果，输出无人机控制指令，实现智能化功能。
[0025]在上述技术方案的基础上，所述多传感器融合算法模块，是仿真测试验证平台的
一部分，以模型推理模块处理结果为输入，然后再对不同传感器数据进行融合；
[0026]基于多传感器融合算法模块的数据融合结果，智能化功能输出模块向飞行控制模块发送无人机控制指令，以实现相应的智能化功能。
[0027]一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证方法，其特征在于，应用前述任意之一所述的仿真测试验证平台，该方法包括以下步骤：
[0028]根据仿真需求在仿真测试验证平台中预先设置飞行器参数；
[0029]根据仿真需求在仿真测试验证平台中预先设置传感器参数；
[0030]根据仿真需求在仿真测试验证平台中预先设置飞行路线参数；
[0031]场景仿真模块生成三维虚拟仿真场景，飞行器仿真模块在三维虚拟仿真场景中添加无人机仿真模型，传感器仿真模块向无人机仿真模型添加所需的传感器；
[0032]飞行控制模块控制无人机运动，所述无人机在三维虚拟仿真场景中按照预先设置的飞行路线运动。
[0033]在上述技术方案的基础上，还包括以下步骤：
[0034]传感器仿真模块在三维虚拟仿真场景中同步捕获传感器数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，其特征在于，包括：场景仿真模块、飞行器仿真模块、传感器仿真模块、飞行控制模块；所述场景仿真模块，利用Unreal Engine生成用于存储仿真场景的.uproject文件，用于提供三维虚拟的无人机仿真场景，用于提供仿真场景内的气象和情景设置；所述飞行器仿真模块，用于向仿真场景中添加无人机仿真模型，用于提供符合真机运动学和动力学特征的无人机仿真模型，并通过无人机仿真模型对无人外形、飞控进行设置；所述传感器仿真模块，用于向无人机仿真模型添加所需的传感器，并在仿真场景中抓取传感器数据；所述传感器仿真模块，通过设置统一的时钟，以及不同传感器相对位置转化矩阵，支持不同传感器数据时间同步与空间同步采集，所述不同传感器相对位置转化矩阵直接输入到多传感器融合算法中处理；所述飞行控制模块，用于生成无人机的飞行路线，用于控制无人机运动，所述控制包括位置控制和速度控制。2.如权利要求1所述的一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，其特征在于，所述仿真场景包含若干典型地形场景，具体分为：基本地形场景，基本特征场景，基本自然场景；所述气象和情景设置，所述气象具体包括：雨、雪、沙尘、雾霾、落叶、路面湿度、路面积雪、路面落叶等；其中的情景指自然天气状况，所述情景具体包括：光照条件、雨雪天气、沙尘雾霾、自然风等。3.如权利要求1所述的一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，其特征在于，所述传感器模型包括：相机、激光雷达、GPS、IMU、气压计、磁力计、距离传感器；所述传感器模型支持对传感器的个性化设置，所述个性化设置包括：安装位置，安装角度，以及传感器系数等。4.如权利要求1所述的一种面向无人机多传感器融合的仿真测试验证平台，其特征在于，还包括：通信模块、模型推理模块、多传感器融合算法模块、智能化功能输出模块；所述通信模块，用于通过ROS发布和订阅机制传输传感器数据和飞行控制指令，其中：所述传感器数据从传感器仿真模块传输至模型推理模块，所述控制指令指飞行控制指令，控制指令从智能化功能输出模块传输至飞行控制模块；用于设置传感器数据的传输频...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪，牛欢，王晨，张炯，杨志刚，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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