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申请/专利权人：东莞市鸣鹿信息科技有限公司

摘要：本发明公开了一种无人机方阵运行仿真系统，涉及了无人机运行仿真技术领域，包括数据终端、数据建模模块、策略定制模块、仿真模拟模块以及分析优化模块；通过数据建模模块获取无人机相关信息和任务相关信息，进而建立无人机方阵模型和任务场景需求模型；通过策略定制模块获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，生成协同控制策略，并根据协同控制策略进行协同决策；通过仿真模拟模块搭建仿真环境，并将无人机方阵模型映射至仿真环境内模拟无人机方阵的运行；通过分析优化模块获取无人机方阵模拟运行的模拟结果数据，进而生成仿真拟合度，并根据仿真拟合度生成优化参数传输至仿真模拟模块，进而优化无人机方阵的运行。

主权项：1.一种无人机方阵运行仿真系统，包括数据终端，其特征在于，所述数据终端通信连接有数据建模模块、策略定制模块、仿真模拟模块以及分析优化模块；所述数据建模模块用于获取无人机相关信息和任务相关信息，进而分别建立无人机方阵模型和任务场景需求模型；所述策略定制模块用于获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，进而生成协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略、姿态控制策略和路径规划策略，并根据协同控制策略进行协同决策；所述仿真模拟模块设置有仿真环境搭建单元和仿真场景运行单元；所述仿真环境搭建单元用于搭建仿真环境；所述仿真场景运行单元用于将无人机方阵模型映射至仿真环境内，进而模拟无人机方阵的运行；所述分析优化模块用于获取无人机方阵模拟运行的模拟结果数据，进而生成仿真拟合度，并根据仿真拟合度获取优化参数，通过将优化参数传输至仿真模拟模块用于无人机方阵的优化运行；构建所述无人机方阵模型的过程包括：所述数据建模模块包括数据采集单元和模型构建单元，数据采集单元采集无人机相关信息和任务相关信息，无人机相关信息包括无人机身份序列、无人机飞行日志、无人机动力参数以及无人机通信端口参数，任务相关信息包括任务类型、任务区域、任务时限以及任务目标；所述模型构建单元预先构建有空参模型，并关联有数据清洗程序，设置截断容量C1，将无人机身份序列作为遍历索引，以每个遍历索引对应的无人机飞行日志、无人机动力参数以及无人机通信端口参数作为封装对象，进而封装生成若干个遍历索引对应的待清洗数据包，记待清洗数据包的包容量为C2，根据C1和C2决定是否执行截断操作，进而执行数据清洗和数据转换，通过数据清洗生成合规数据包，通过数据转换将合规数据包标记为建模数据包，将若干个建模数据包输入至空参模型中，进而生成无人机方阵模型，所述无人机方阵模型包括若干个单体无人机模型；构建所述任务场景需求模型的过程包括：所述模型构建单元还设置有不同类型的构建栈，记为Stack[k]，其中k代表了构建栈的类型，将任务目标作为建模初始项，则建模初始项对应的任务类型、任务区域以及任务时限分别作为第一建模参数、第二建模参数和第三建模参数；当k＝1时，对应的构建栈类型为构建栈A，所述构建栈A用于入栈若干个第一建模参数；当k＝2时，对应的构建栈类型为构建栈B，所述构建栈B用于入栈若干个第二建模参数；当k＝3时，对应的构建栈类型为构建栈C，所述构建栈C用于入栈若干个第三建模参数；汇总若干个建模初始项对应出栈的第一建模参数、第二建模参数以及第三建模参数，并输入至预设的任务搭建程序内，进而由任务搭建程序生成若干个建模初始项对应的任务场景需求模型；所述协同控制策略的生成过程包括：所述策略定制模块获取无人机方阵模型和任务场景需求模型，并将无人机方阵模型所包括的若干个单体无人机模型作为映射元素，根据任务场景需求模型构建任务场景空间；任务场景空间设置有不同的场景类型，所述场景类型包括位置控制场景、姿态控制场景以及路径规划场景；所述任务场景需求模型关联有对应的场景界定系数，预设有策略定制区间集合，根据场景界定系数和策略定制区间集合生成对应场景类型的任务场景空间，并标注出对应的协同控制策略，所述协同控制策略包括位置控制策略、姿态控制策略以及路径规划策略；所述协同决策的过程包括：获取协同控制策略并进行相应的协同决策；当获取到的协同控制策略为位置控制策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的位置控制场景内，进行映射元素对应的无人机的位置校准；当获取到的协同控制策略为姿态控制策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的姿态控制场景内，进行映射元素对应的无人机的姿态控制；当获取到的协同控制策略为路径规划策略时，进行的协同决策为：将映射元素映射至对应的路径规划场景内，进行无人机的路径规划；搭建所述仿真环境的过程包括：获取环境数据，环境数据包括障碍物数据、气象数据以及地形数据，障碍物数据包括移动障碍物和静止障碍物，气象数据包括安全气象条件和非安全气象条件，地形数据包括高危地形和安全地形；获取静止障碍物进而标记出若干个障碍点位，将安全气象条件作为飞行模拟前置条件，标记非安全气象条件为禁飞模拟前置条件，标记高危地形为禁飞区域、标记安全地形为安全飞行区域，获取障碍点位对应的三维坐标，获取移动障碍物对应的动态坐标，建立三维坐标系，将安全飞行区域和禁飞区域作为映射平面，进而汇总若干个映射平面构建出三维拓扑仿真环境地图，将三维坐标和动态坐标作为映射点，将映射点拓扑映射至三维拓扑仿真环境地图上，生成三维拓扑仿真环境地图对应的仿真环境；模拟所述无人机方阵运行的过程包括：所述仿真场景运行单元获取无人机方阵模型，并将无人机方阵模型映射至仿真环境内，无人机方阵模型对应的无人机方阵由若干架无人机组成，设置模拟起点和模拟终点，仿真环境获取协同控制策略，并根据协同控制策略对无人机方阵执行相应的协同决策，在飞行模拟前置条件下，于模拟起点起飞运行无人机方阵，并根据三维拓扑仿真环境地图执行路径规划策略所对应的路径规划，进而模拟无人机方阵运行，在禁飞模拟前置条件下，不进行模拟；所述路径规划的过程包括：所述无人机方阵获取自身的实时位置映射于三维拓扑仿真环境地图上，进而获取实时位置与若干个映射点之间的定位距离，标记定位距离为PL；若映射点为三维坐标，则以映射点为圆心，设置静态避障距离，记为PL1`，控制PL≥PL1`，以PL1`为半径形成若干个映射点对应的静态避障区，将静态避障区相对应的部分映射于三维拓扑仿真环境地图上，进而生成模拟飞行区域，若PL＜PL1`，则生成黄色避障预警；若映射点为动态坐标，则将映射点和实时位置分别作为圆心，设置动态避障距离，记为PL2`，以PL2`为半径，形成两个圆形区域，获取两个圆形区域的面积，分别记为S1和S2，进而获取S1和S2的重叠区域，记为S重，根据面积重叠区域S重生成相应的避障预警，将圆形区域非重叠的部分作为模拟飞行区域，无人机方阵从模拟起点运行，经由若干个模拟飞行区域行驶，并最终降落至模拟终点；根据所述模拟结果数据生成仿真拟合度的过程包括：所述无人机方阵模拟运行有对应的模拟结果数据，所述模拟结果数据包括避障成功率以及任务完成率；获取无人机方阵避障成功的次数，获取无人机方阵避障的总次数，进而获取避障成功率，获取无人机方阵任务成功的次数，获取无人机方阵任务执行的总次数，进而获取任务完成率，设置加权系数，根据加权系数、避障成功率以及任务完成率生成仿真拟合度，将仿真拟合度与预设的达标拟合度进行比对，进而决定是否生成优化参数，若仿真拟合度超过达标拟合度，则不生成优化参数，否则，生成优化参数；所述无人机方阵的优化运行的过程包括：所述优化参数包括动力优化参数、路径优化参数以及故障检修参数；所述动力优化参数用于优化无人机相关联的电池容量；所述路径优化参数设置有若干个避障参数，避障参数用于进行无人机在模拟飞行区域内行驶时的避障操作，并标记出最佳路径；所述故障检修参数用于对无人机进行相应的故障检修；将所述优化参数传输至仿真模拟模块，进而优化无人机方阵的运行。

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