一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统及方法技术方案

本发明专利技术属于无人机组网仿真系统技术领域，本发明专利技术公开了一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统及方法，基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统包括：飞行模拟平台，包括场景模拟模块

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机组网仿真系统
，尤其是涉及一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统及方法
。

技术介绍

[0002]多无人机自组网在灾害管理
、
监视
、
通信
、
精准农业
、
物流配送和环境监测等多个领域起着至关重要的作用，并且相比于单架无人机的应用，多无人机协同配合的应用将更加有效
、
快速
、
灵活
。
多无人机自组网综合了无人机系统技术
、
传感技术
、
通信组网技术以及移动自组织网技术，是解决多无人机间通信问题的一种良好解决方案
。
鉴于测试成本和可行性考量，目前对于多无人机自组网性能的测试大多基于软件仿真实现
。
[0003]在网络仿真中，移动模型会显著影响网络模拟的性能，而在多无人机自组网的背景下尤其突出
。
无人机的真实移动应该是三维的
、
复杂的
、
受环境影响的，这就使得简单的移动模型
——
如随机路点移动模型和随机行走移动模型
——
将难以描述无人机的真实行为，从而影响仿真的质量
。
所以，需要一个专门为无人机设计的逼真移动模型，以有效地突出可能的问题，而这个逼真的移动模型应该是光滑的
、
基于空气动力学的
。
为了最优化协议的性能，移动模型需要以一种合理的方式模拟以任务场景为目标的无人机节点的移动模式
。
[0004]更重要的是，大多数网络仿真器的仿真结果都是以平面二维的形式进行可视化的，但多无人机自组网由于其自身的特殊性，其拓扑变化的可视化展示也应该是三维的
。
当前许多的网络仿真器也可以通过附加插件的方法实现三维可视化展示，如
OPENT
的
3DNV
和
NS3
的
NetSimulyzer
，但这些方法得到的可视化效果普遍都比较朴素，不能充分展示多无人机自组网在真实环境下的表现
。
[0005]专利
CN114063474A
公开了一种无人机集群的半物理仿真系统，包括：集群地面站计算机与半物理仿真的无人机集群进行控制指令交互；集群中每一架无人机包括：一台实时数字飞机仿真计算机
、
飞控计算机
、
任务计算机
、
单机地面站计算机和视景仿真计算机
。
该专利技术的半物理仿真系统能够模拟无人机集群内无人机之间的通信，使得仿真系统具有可靠性和灵活性，大大地缩短了真实集群系统的研制周期，但该专利技术的自组网通信功能依赖于硬件设备，不能像基于软件的仿真系统一样灵活
、
低成本地对自组网的各参数进行自定义，不利于多无人机自组网的研究
。
[0006]专利
CN115915235A
公开了一种自组网分布式仿真系统，该系统包括：分布式数据库和分布式部署的多个主机；每个主机上部署有控制单元
、
仿真节点
、
数据面通道和控制面通道；所有控制单元通过动态选举来选出主控制单元；控制面通道为控制单元的通信载体，数据面通道为所有仿真节点间的无线流量的通信载体，数据面和网络面通过
overlay
网络通道进行通信
。
该专利技术扩展性强，可灵活部署不同网络模型应对各类实时真实流量
、
网络协议，但该专利技术没有结合成熟的三维环境建模与渲染工具，不能实现仿真结果的三维可视化展示，不利于研究人员对仿真过程的观察以及对仿真结构的分析
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统及方法，用于解决现有的仿真系统中常用的移动模型难以描述三维复杂场景下多无人机的真实移动行为，导致仿真效果不佳
、
仿真结果缺乏可信度，以及常用的网络仿真系统对三维的
、
复杂的网络仿真结果的可视化也难以达到理想效果的技术问题
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统，包括基于虚幻引擎三维图像渲染技术的飞行模拟平台
、
协同控制平台以及网络仿真平台，飞行模拟平台包括场景模拟模块，用于对多无人机与多无人机飞行的地形
、
天气进行建模；网络性能图表展示模块，对协同控制平台的网络仿真处理结果进行展示；协同控制平台包括无人机控制模块，用于控制多无人机在模拟的环境中执行飞行任务；移动信息获取模块，用于获取多无人机移动信息并输入网络仿真平台；网络仿真结果处理模块，用于对仿真结果数据进行处理并生成各网络性能图表；网络仿真平台包括基础配置模块，用于对自组网仿真进行基础的配置；节点移动模块，基于移动信息获取模块输入到本模块的多无人机移动信息，配置网络节点的移动能力，以此替代原来仿真中移动模型的作用；网络仿真模块，用于自组网仿真
。
[0009]优选的，多无人机移动信息为各无人机在各时刻下的移动信息
。
[0010]一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真方法，包括以下步骤：步骤
101、
真实地形构建；步骤
102、
多无人机配置和控制；步骤
103、
多无人机移动信息获取；步骤
104、
多无人自组网仿真；步骤
105、
三维可视化展示
。
[0011]优选的，步骤
101
中，使用虚幻引擎的地图编辑器进行地形的自定义构建，或者使用虚幻引擎地形素材，并使用虚幻引擎将地形配置到飞行模拟平台中
。
[0012]优选的，步骤
102
中，将多无人机配置到飞行模拟平台中，在协同控制平台中配置多无人机的飞行任务，配置具体的多无人机控制方案；协同控制平台会基于在飞行模拟平台中模拟的场景，根据设置的多无人机的真实任务，对多无人机编队进行飞行控制
。
[0013]优选的，步骤
103
中，使用协同控制平台的移动信息获取模块获取多无人机移动信息，以及将各无人机移动信息通过内存共享技术输入网络仿真平台中；多无人机移动信息包括无人机的位置坐标
、
移动速率及移动方向，多无人机编队执行飞行任务期间实时获取多无人机移动信息
。
[0014]优选的，步骤
104
中，使用输入的多无人机移动信息，对多无人机自组网仿真进行移动能力配置，使用网络仿真平台，基于对自组网仿真的基础配置和移动能力配置，对多无人机自组网进行仿真
。
[0015]优选的，步骤
105
中，使用协同控制平台的网络仿真结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统，其特征在于：包括飞行模拟平台
、
协同控制平台以及网络仿真平台，飞行模拟平台包括场景模拟模块，用于对多无人机与多无人机飞行的地形
、
天气进行建模；网络性能图表展示模块，对协同控制平台的网络仿真处理结果进行展示；协同控制平台包括无人机控制模块，用于控制多无人机在模拟的环境中执行飞行任务；移动信息获取模块，用于获取多无人机移动信息并输入网络仿真平台；网络仿真结果处理模块，用于对仿真结果数据进行处理并生成各网络性能图表；网络仿真平台包括基础配置模块，用于对自组网仿真进行基础的配置；节点移动模块，基于移动信息获取模块输入到本模块的多无人机移动信息，配置网络节点的移动能力，替代原仿真中移动模型的作用；网络仿真模块，用于自组网仿真
。2.
根据权利要求1所述的基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真系统，其特征在于：多无人机移动信息为各无人机在各时刻下的移动信息
。3.
一种基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤
101、
真实地形构建；步骤
102、
多无人机配置和控制；步骤
103、
多无人机移动信息获取；步骤
104、
多无人自组网仿真；步骤
105、
三维可视化展示
。4.
根据权利要求3所述的基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真方法，其特征在于：步骤
101
中，使用虚幻引擎的地图编辑器进行地形的自定义构建，或者使用虚幻引擎地形素材，并使用虚幻引擎将地形配置到飞行模拟平台中
。5.
根据权利要求4所述的基于虚幻引擎的多无人机自组网仿真方法，其特征在于：步骤
102
中，将多无人机配置到飞行模拟平台中，在协同控制平台中配置多无人机的飞行任务，配置具体的多无人机控制方案；协同控...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建东，王礼琪，柯亚琪，宋博，李立恒，杨余旺，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：