【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人仿真及半实物仿真领域，具体涉及一种异构多无人系统混合场景仿真系统。
技术介绍
1、无人系统的地面实验和仿真验证是无人系统开发过程中的重要环节，高效、精准的仿真环境可以极大提升无人系统开发的效率，降低开发的成本。
2、公开号为cn112906245a的专利申请提出了一种针对多任务的多机器人仿真平台，并实时监测仿真平台与仿真机器人的交互数据。公开号为cn110262283a的专利申请提供一种多场景的视觉机器人仿真平台和方法。该方法中通过定位追踪装置获取机器人真实运行的交互信息，并联动ar图像仿真装置，从而获取真实机器人信息，并仿真出同样轨迹不同场景的仿真数据，实现了ar虚实结合的仿真方法。公开号为cn113888512a的专利申请提供了一种适用于快速计算可遍历区域面积的仿真平台，提出了一种遍历区域面积精准度评定方法，提高了机器人效果的评估效率。公开号为cn104950695a的专利申请提出了一种具有扩展性和通用性的无人机视觉仿真平台，一定程度上克服了现有无人机仿真平台对象单一、扩展性和通用性差的不足。但是该方法仅针对基于视觉的无人机平台，对于其他类型的无人系统及多模态的无人机系统均不可用。论文“implementation of uav coordinationbased on a hierarchical multi-uav simulation platform”提出了一种基于ros1和gazebo的多无人机/无人车仿真环境。但该环境仅考虑了多机的仿真，并未考虑虚实结合的情况，同时该环境仅能运行在
3、综上所述，现有仿真技术不能同时具备对多种类无人平台进行建模仿真、在多台电脑上运行且可以进行虚实结合的能力，难以满足实际的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为解决现有仿真技术不能同时具备对多种类无人平台进行建模仿真、在多台电脑上运行且可以进行虚实结合的能力的问题，而提出的一种异构多无人系统混合场景仿真系统。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
3、一种异构多无人系统混合场景仿真系统，所述系统包括地面指控模块、仿真场景生成模块、数字仿真模块、半实物仿真模块、虚拟通信及dds通信模块；
4、所述仿真场景生成模块用于生成各种不同类型的环境模型；
5、所述地面指控模块用于调整各无人系统数字仿真模型的模型参数和输入限制，并将任务下发至数字仿真模块和半实物仿真模块，且地面指控模块与数字仿真模块、半实物仿真模块采用虚拟通信及dds通信模块进行控制信息、环境感知信息的通信；
6、所述数字仿真模块中包括各电脑端分别加载的无人系统数字仿真模型，以及与各无人系统数字仿真模型对应的数据存储及转发单元、决策单元和感知单元，且感知单元上配置有传感器节点；
7、传感器节点用于感知当前环境模型的环境数据，并将感知的环境数据发送给对应的数据存储及转发单元；
8、数据存储及转发单元用于存储感知的环境数据和各无人系统数字仿真模型的位置、姿态、速度数据，并将存储的数据发送到对应的决策单元；
9、决策单元用于根据感知的环境数据、各无人系统数字仿真模型的位置、姿态、速度数据以及地面指控模块下发的任务进行决策规划，并将决策规划结果通过数据存储及转发单元发送到无人系统数字仿真模型，对无人系统数字仿真模型进行控制；
10、无人系统数字仿真模型运行后，输出的状态感知数据和底层控制数据发送到数据存储及转发单元；
11、所述半实物仿真模块中包括与各无人系统数字仿真模型对应的实物无人系统，以及与各实物无人系统对应的感知规划单元、数据存储及转发单元，且实物无人系统上设置有与数字仿真模型相同的传感器；
12、所述传感器用于感知实物无人系统所对应的环境数据，并将感知的环境数据发送给数据存储及转发单元；
13、数据存储及转发单元用于存储感知的环境数据和各实物无人系统的位置、姿态、速度数据，并将数据发送到感知规划单元；
14、感知规划单元用于根据感知的环境数据、各实物无人系统的位置、姿态、速度数据以及地面指控模块下发的任务进行决策规划，并将决策规划结果通过数据存储及转发单元发送到实物无人系统，对实物无人系统进行控制；
15、实物无人系统运行后，输出的状态感知数据和底层控制数据发送到数据存储及转发单元。
16、本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术的数字仿真模块中可以包括四旋翼无人机、固定翼无人机、无人车、双足机器人以及四足机器人等数字仿真模型，以实现对不同的数字仿真模型进行仿真，提升了系统的可扩展性和通用性。而且本专利技术的系统可以在多台电脑上进行多机仿真，因此，适用于大规模场景使用。同时，本专利技术中通过虚实结合的仿真技术，可以很好的保证数字仿真的效果，解决了现有仿真系统不同时具备对多种类无人平台进行建模仿真、在多台电脑上运行且可以进行虚实结合的能力的问题，本专利技术的仿真系统兼容了可以对多种类无人平台进行建模仿真、可以在多台电脑上运行且可以进行虚实结合的功能。
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1.一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述系统包括地面指控模块、仿真场景生成模块、数字仿真模块、半实物仿真模块、虚拟通信及DDS通信模块；
2.根据权利要求1所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述各电脑端分别加载的无人系统数字仿真模型包括四旋翼无人机的数字仿真模型、固定翼无人机的数字仿真模型、无人车的数字仿真模型、双足机器人的数字仿真模型和四足机器人的数字仿真模型。
3.根据权利要求2所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述无人系统数字仿真模型根据无人系统的动力学和运动学模型、不同部分的刚体部件组成、各部件的物理属性和连接关系来构建。
4.根据权利要求3所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述传感器节点包括惯性传感器、视觉传感器、RGB相机、深度相机、单线激光雷达和多线激光雷达。
5.根据权利要求4所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述地面指控模块还用于从数字仿真模块的数据存储及转发单元和半实物仿真模块的数据存储及转发单元中获取传感器感知的环境
6.根据权利要求5所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述模型参数包括无人系统质量、转动惯量和电机拉力，输入限制为控制输入约束。
7.根据权利要求6所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述仿真场景生成模块还用于各数字环境模型之间的切换。
...【技术特征摘要】
1.一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述系统包括地面指控模块、仿真场景生成模块、数字仿真模块、半实物仿真模块、虚拟通信及dds通信模块；
2.根据权利要求1所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述各电脑端分别加载的无人系统数字仿真模型包括四旋翼无人机的数字仿真模型、固定翼无人机的数字仿真模型、无人车的数字仿真模型、双足机器人的数字仿真模型和四足机器人的数字仿真模型。
3.根据权利要求2所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述无人系统数字仿真模型根据无人系统的动力学和运动学模型、不同部分的刚体部件组成、各部件的物理属性和连接关系来构建。
4.根据权利要求3所述的一种异构多无人系统混合场景仿真系统，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振桓，刘博，王国庆，雷博，李清华，王常虹，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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