一种智能无人集群系统测试床架构
专利汇可以提供一种智能无人集群系统测试床架构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种智能无人集群系统测试床架构，整个测试床架构被划分为试验床运行平台层、试验床 支撑 环境层、仿真模型库层、集群运行引擎层、试验管理和评估层以及实验效果呈现展示层等六层。运行平台层、支撑环境层、仿真模型库层、集群运行引擎层、试验管理和评估层以及实验效果呈现展示层依次逐层向上进行抽象，为上层提供支撑。无人机仿真将利用Matlab提供的并行计算工具箱和分布式计算 服务器 ，从而提供可扩展、可定制的虚拟仿真能 力 。利用高性能服务器作为 硬件 环境搭建一个私有 云 计算环境，每个服务器运行Matlab/Simulink分布式计算服务器，由分布式计算服务器驱动每个仿真的无人机单机运行，整个仿真云环境由一个并行计算工具箱进行配置和管理。，下面是一种智能无人集群系统测试床架构专利的具体信息内容。
1.一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：整个测试床架构被划分为试验床运行平台层、试验床支撑环境层、仿真模型库层、集群运行引擎层、试验管理和评估层以及实验效果呈现展示层六层；运行平台层、支撑环境层、仿真模型库层、集群运行引擎层、试验管理和评估层以及实验效果呈现展示层依次逐层向上进行抽象，为上层提供支撑。
2.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：为了支持大规无人集群系统的数字化仿真测试能力，试验床运行平台层采用云计算平台，云计算平台以Docker容器机制提供大规模无人集群系统仿真实例的封装、实例化和快速部署运行。
3.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：为了加速无人终端的动力学模型、行为模型、以及运行环境建模，试验床支撑环境层选用建模和仿真工具作为支撑环境，以便快速准确地建立起符合测试床架构需求的模型；综合各种建模和仿真环境，选择MathWork的Matlab作为建模工具，以Simulink作为仿真执行引擎；以Matlab的机器人工具包Robotics作为支撑，设计和研制机器人仿真模型；以航空工具包Aerospace作为支撑，设计和研制无人机仿真模型；以分布式计算工具包作为支撑，研制并行和分布式仿真运行环境。
4.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：仿真模型库利用试验支撑环境的相关工具分别根据多种机器人、无人机的内部特性和外部特性，建立起固定翼无人机、旋翼无人机、机器人无人终端仿真模型库；对无人终端仿真模型库进行特征划分，包括无人终端内部特征模型库和无人终端外部特征模型库，无人终端内部特征模型库包括动力学模型、行为模型以及半实物模型，无人终端外部特征模型库包括大气环境模型、通信模型、位置感知以及地面环境模型；从无人终端仿真模型的特性角度，将从动力学模型、行为模型以及半实物模型方面建立起无人终端的内部特性模型；从大气环境模型、通信模型、位置感知以及地面环境方面建立起无人终端的外部特性模型。
5.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：无人集群运行引擎包括无人终端生成器模块、无人终端实例管理模块、控制命令接收分发模块、状态感知上报模块、集群管理和协同模块和行为和环境协同模块；无人集群运行引擎利用利用各种无人终端模型建立起某种组织结构和规模的智能无人系统集群；无人集群运行引擎提供无人终端实例生成、管理、控制外部接口；同时也提供无人集群的协同管理、行为和环境协同管理、全局状态感知和上报功能。
6.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：实验管理和评估层包括试验任务管理模块和数据驱动测试模块，实验管理和评估层用以提供试验任务管理和评估能力；并且从大规模无人集群系统测试需求出发，集成数据驱动的测试功能；融合场景数据生成、任务数据生成、数据时空关联实例化能力。
7.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：实验效果呈现层用以将无人集群系统试验运行实时状态以可视化的方式展现给测试人员；实验效果呈现层采用FlightGear和Vega Prime作为可视化呈现引擎，研发相应的无人集群试验控制系统。
8.根据权利要求1所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：智能无人系统全数字仿真实验床实施架构包括两方面：a)利用Matlab/Simulink作为无人终端全数字化模型建模平台；b)利用Flight Gear飞行仿真平台作为多无人终端融合平台，并且提供可视化的视景呈现；测试床智能无人终端管理软件无人终端虚拟模型与云端控制系统以及Flight Gear之间的融合。
9.根据权利要求8所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：
利用Matlab的数值运算能力以及Aerospace工具箱提供的建模套件，分别完成固定翼人机、旋翼无人机的飞行动力学模型建模；该飞行动力学模型应当提供六自由度动力学模型，使之根据飞行控制模型的指令开展空气动力学参数解算和大气参数解算；这些参数将被反馈给云端控制系统作为控制的依据；也将传输给Flight Gear，作为多机融合和视景呈现的重要依据；
利用Simulink和相关工具包完成无人机的运行模态建模，完成无人机的自动飞行控制系统仿真；主要以事件和状态驱动方式实现无人机飞行控制系统；根据自身特点和运行状态，完成各种内部信息采集，接收外部遥控命令，驱动各种激励和伺服机构；
利用Simulink和相关工具包完成无人机的高层行为模型建模，主要面向应用载荷完成载荷状态、载荷目标和载荷控制建模。
10.根据权利要求9所述的一种智能无人集群系统测试床架构，其特征在于：
搭建的无人集群系统测试床架构拟利用一个统一的软件对所有无人机仿真模型和无人机仿真实例的控制和管理；该软件是测试床无人终端虚拟仿真管理软件，其功能包括：
无人机模型管理；主要管理和配置试验床支持的无人机模型，包括固定翼无人机模型、旋翼无人机模型；
无人机实例管理；无人机实例是无人机模型在具体场景下的执行，每种模型生成大量的无人机实例，无人机实例之间具有相同的属性；无人机实例管理包括无人机实例创建、分配、维护、资源分配；
无人机虚拟驱动引擎，提供无人机虚拟化模型的执行、同步操作，使得多个相关联无人机虚拟模型之间能够维持同步关系；
无人机后台通信主要提供与运算控制系统和视景呈现平台之间的通信；无人机通信采用UDP通信模式。
一种智能无人集群系统测试床架构
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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