CN110435922A - 一种旋翼无人机测试方法、装置及系统 - Google Patents

一种旋翼无人机测试方法、装置及系统 Download PDF

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    • B64F5/60—Testing or inspecting aircraft components or systems

Abstract

本发明实施例提供了一种旋翼无人机测试方法、装置及系统，所述方法包括：在所述旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。使用本发明实施例提供的旋翼无人机测试方法，能够得到各个测试时刻所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，实现模拟旋翼无人机的飞行位置。

Description

一种旋翼无人机测试方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及半物理仿真技术领域，特别是涉及一种旋翼无人机测试方法、装置及系统。
背景技术
近年来，旋翼无人机在军事和民用领域取得了越来越广泛的应用。在旋翼无人机研制过程和生产过程中，为了验证软件程序的逻辑或者保证产品质量，通常需要在测试平台上对旋翼无人机外场飞行进行模拟测试。
现有的旋翼无人机测试方法主要为姿态控制半物理测试。该测试平台主要包括安装支架和上位机。将旋翼无人机实体安装于支架上，旋翼无人机姿态可在三自由度内自由转动。通过上位机发送调试指令，可以控制旋翼无人机姿态变化，随后旋翼无人机将姿态运动信息反馈到上位机，上位机再将姿态运动信息绘制成曲线进行显示。但是，这种模拟测试方法无法模拟旋翼无人机位置相关的飞行状态。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种旋翼无人机测试方法、装置及系统，以实现模拟旋翼无人机位置相关的飞行状态。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种旋翼无人机测试方法，应用于安装在固定支架的旋翼无人机，所述方法包括：
在所述旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可选的，当所述前一个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置分别为初始模拟速度和初始模拟位置。
可选的，当所述前一个测试时刻不为本次测试的第一个测试时刻时，确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，包括：
基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；
确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，包括：
基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机的模拟空气阻力、自身重力以及旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法，计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度；
基于所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
可选的，当所述前二个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度为初始模拟速度。
可选的，所述基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，包括：
按如下公式进行计算：
其中，[Pgx′ Pgy′ Pgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，[Pgx Pgy Pgz]T为所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可选的，所述计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，包括：
按如下公式进行计算：
其中，m为所述旋翼无人机质量，G为所述旋翼无人机重力，[Dgx″ Dgy″ Dgz″]T为所述前二个测试时刻的所述模拟空气阻力，T″为采集的所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。
可选的，所述计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，包括：
按如下公式进行计算：
其中，[Vgx″ Vgy″ Vgz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟速度，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟加速度，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
可选的，按如下公式计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据：
其中，为地面坐标系到机体系的旋转矩阵，[aacc_x aacc_y aacc_z]T为当前测试时刻所述旋翼无人机的加速度计测量的数据，[agx agy agz]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[ax ay az]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据；所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度是由当前时刻的模拟空气阻力，以及采集的当前测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法计算的。
可选的，在计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还包括：
根据初始设置的旋翼无人机的经纬度，以及所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的经纬度。
可选的，在计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还包括：
根据所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置中包含的高度数据，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的气压计数据。
本发明实施例提供了一种旋翼无人机测试方法，应用于地面控制站，所述地面控制站与所述旋翼无人机通过通信模块相连，所述方法包括：
向所述旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
向所述旋翼无人机发送控制指令；
根据所述旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试装置，应用于安装在固定支架的旋翼无人机，所述装置包括：
速度确定模块，用于在所述旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，获取前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
位置确定模块，用于在所述旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，获取前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；以及基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可选的，当所述前一个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置分别为初始模拟速度和初始模拟位置。
可选的，当所述前一个测试时刻不为本次测试的第一个测试时刻时，所述位置确定模块，具体用于基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；
所述装置，还包括：
第一加速度确定模块，用于基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机的模拟空气阻力、自身重力以及旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法，计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度；
所述速度确定模块，具体用于基于所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
可选的，当所述前二个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度为初始模拟速度。
可选的，所述第一加速度确定模块，具体用于按如下公式进行计算：
其中，m为所述旋翼无人机质量，G为所述旋翼无人机重力，[Dgx″ Dgy″ Dgz″]T为所述前二个测试时刻的所述模拟空气阻力，T″为采集的所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。
可选的，所述速度确定模块，具体用于按如下公式进行计算：
其中，[Vgx″ Vgy″ Vgz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟速度，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟加速度，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
可选的，所述装置还包括：
第二加速度确定模块，用于按如下公式计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据：
其中，为地面坐标系到机体系的旋转矩阵，[aacc_x aacc_y aacc_z]T为当前测试时刻所述旋翼无人机的加速度计测量的数据，[agx agy agz]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[ax ay az]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据；所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度是由当前时刻的模拟空气阻力，以及采集的当前测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法计算的。
可选的，所述装置还包括：
经纬度确定模块，用于根据初始设置的旋翼无人机的经纬度，以及所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的经纬度。
可选的，所述装置还包括：
气压确定模块，用于根据所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置中包含的高度数据，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的气压计数据。
本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试装置，应用于地面控制站，所述装置包括：
速度和位置发送模块，用于向所述旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
指令发送模块，用于向所述旋翼无人机发送控制指令；
绘制显示模块，用于根据所述旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试系统，所述系统包括：上述旋翼无人机及地面控制站。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器存储器；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序，实现上述应用于旋翼无人机的任一方法步骤。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序，实现上述应用于地面控制站的任一方法步骤。
本发明实施例提供的旋翼无人机测试方法、装置及系统，在测试过程中，接收控制指令，能够根据前一测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，从而能够得到各个测试时刻所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，实现模拟旋翼无人机位置相关的飞行状态。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种旋翼无人机的测试系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的旋翼无人机测试过程中飞行控制系统的流程图；
图3为本发明实施例提供的旋翼无人机测试过程中在地面坐标系下的受力分析的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种旋翼无人机测试方法应用于旋翼无人机的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种旋翼无人机测试方法应用于地面控制站的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种旋翼无人机测试装置应用于旋翼无人机的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种旋翼无人机测试装置应用于地面控制站的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种旋翼无人机的测试方法、装置、设备及系统，能够在测试过程中模拟旋翼无人机的飞行位置。
下面先对本发明实施例提供的旋翼无人机的测试系统进行说明，参见图1，图1为本发明实施例提供的旋翼无人机的测试系统的一种示意图，可以包括固定支架101、旋翼无人机102以及地面控制站103，其中旋翼无人机可以通过万向节与固定支架相连，保证旋翼无人机能够在三维空间中自由转动，但是不能平移；地面控制站可以通过无线通信模块与旋翼无人机相连，用于向旋翼无人机发送指令并实时显示旋翼无人机的状态信息和测试数据。
在开启测试功能后，旋翼无人机按照地面控制站发送的控制指令驱动，并在每个测试时刻对旋翼无人机模拟的数据进行计算。
具体的，可以预设一定时间间隔为一个测试周期，在每个测试周期到来时进行测试，其中，测试周期可以是固定不变的，也可以是变化的，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不做限定。
为了方便后续对测试过程的描述，下面先对测试过程中旋翼无人机的飞行控制系统进行说明：
参加图2，图2为本发明实施例提供的旋翼无人机测试过程中飞行控制系统的流程图，在测试过程中，旋翼无人机的飞行控制系统中的仪器，例如，陀螺仪、加速度计、磁力计等会实时采集数据，并将采集到的数据输入给对应的模块。
例如，将惯性测量单元测得的惯性数据以及磁力计测得的数据发送给姿态解算模块，姿态解算模块根据得到的数据计算出旋翼无人机的姿态数据。
姿态解算模块可以将旋翼无人机的姿态数据发送给半物理仿真模块，同时半物理仿真模块接收加速度计数据，飞行状态数据等，进行计算，能够得到模拟的加速度计数据、模拟的位置数据、模拟的气压计数据等，用于组合导航模块进行导航计算。
本领域技术人员应当理解，组合导航模块还可以接收陀螺仪测得的数据，磁力计测得数据等，将接收到的数据共同用于导航计算，这属于现有技术的范畴，在此不做赘述。
值得强调的是，本发明实施例提供的旋翼无人机测试方法即运行于上述半物理仿真模块，由于测试过程中对飞机姿态等的获取都属于现有技术，下面仅针对旋翼无人机在测试过程中如何模拟位置信息进行说明：
在测试过程中，若要测试当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，需要先确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；其中前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置是在前一个测试时刻已经得到的。
在确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置之后，可以计算出当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可以理解，使用前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度与测试周期相乘即可得到在该测试周期中旋翼无人机在地面坐标系下模拟的位置偏移量，再结合前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，即可得到当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
具体的，可以按照如下公式进行计算：
其中，[Pgx′ Pgy′ Pgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，[Pgx Pgy Pgz]T为所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可以理解的，上述的地面坐标系是本领域中一个常用的名词，在初始设置时，通常可以以初始位置为坐标原点，x轴指向北，y轴指向东，z轴竖直向下。其次，由于测试的模拟速度、模拟位置都是基于三维空间的，因此测得的数据都用三维的向量坐标来表示。
由上述内容可知，使用本发明提供的旋翼无人机测试方法，可以根据前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置计算出当前测量时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
可以理解的是，前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，是基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置和模拟速度按照相同的算法计算得到的，在此不做赘述。
下面对如何获取前一个测量时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度进行说明：
在本发明实施例中，确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，可以包括以下步骤：
基于前二个测试时刻的旋翼无人机的模拟空气阻力、自身重力以及旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法，计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度；
基于所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
即在本发明实施例中，为了计算前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，可以先计算前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，再结合已知的前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，从而计算出前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
其中，根据前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算前一个测量时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度可以按照如下公式进行计算：
其中，[Vgx″ Vgy″ Vgz″]T为前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，[agx″ agy″ agz″]T为前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
参见上式，将前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度与测试周期相乘即可得到在该测试周期的速度变化量，再结合前二个测试周期的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，即可得到前一个测试周期的旋翼无人机在地面坐标系下的的模拟速度。可以理解，前二个测试周期的旋翼无人机在地面坐标系下的的模拟速度是根据前三个测试周期的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度和模拟速度，按照相同的算法得到的，在此不做赘述。
下面对如何获取前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度进行说明：
在本发明实施例中，旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度可以通过受力分析后进行计算获得，具体的：
参见图3，对旋翼无人机在地面坐标系下的受力进行分析，所述旋翼无人机受到自身重力G、旋翼旋转时产生的拉力T以及与模拟速度的方向相反的空气阻力D。
其中旋翼无人机的重力可以预先获得；
旋翼旋转时产生的拉力是由油门量来表征的，具体的数值可以由飞行控制模块实时计算得到。值得强调的是，旋翼产生的拉力在机体系下是竖直向上的，可以将该拉力乘以旋转矩阵即可得到在地面坐标系下的拉力，计算地面坐标系下的加速度需要使用地面坐标系下的拉力；
下面对旋翼无人机所受的空气阻力进行说明：
本发明实施例中，在测试过程中，旋翼无人机所受的空气阻力可以是模拟得到的，具体的，在得到某个测试时刻模拟的速度后，将其代入预先存储的空气阻力与速度的对应关系中得到模拟的空气阻力。其中空气阻力与速度的对应关系可以是预先测试得到的，属于现有技术的范畴，本发明实施例对此不作限定。
由上可知，在得到所述旋翼无人机所受的重力G、旋翼产生的拉力T以及空气阻力D之后，即可通过受力分析计算所述旋翼无人机的模拟加速度。可以理解的是，在每个测试时刻都可以按照上述方法计算出旋翼无人机的模拟加速度，所以前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度也是这样计算出的。
具体的，计算前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度可以按照如下公式：
其中，m为所述旋翼无人机质量，G为所述旋翼无人机重力，[Dgx″ Dgy″ Dgz″]T为前二个测试时刻的模拟空气阻力，T″为采集的前二个测试时刻的旋翼无人机的旋翼产生的拉力，[agx″ agy″ agz″]T为前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。为机体系到地面坐标系的旋转矩阵，用于将机体下的拉力转化为地面坐标系下的拉力。可以理解，旋转矩阵是数学上的专有概念，在此不做赘述。
将前二个测试时刻得到的旋翼无人机重力、模拟空气阻力以及旋翼产生的拉力代入上式，进行计算即可得到前二个测试时刻所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。
由上述内容可见，使用本发明实施例提供的旋翼无人机测试方法，在测试过程中，接收控制指令，能够计算得到前二测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，结合前二测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，得到前一测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，按照相同的算法即可得到每一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
此外，能够根据前一测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置计算当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，按照相同的算法也可得到各个测试时刻旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，实现模拟旋翼无人机的飞行位置。
在本发明实施例中，当前一个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置分别为初始模拟速度和初始模拟位置。其中，初始模拟速度和初始模拟位置可以由地面控制站预先设定并发送给所述旋翼无人机。
同样的，当前二个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，前二个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度为初始模拟速度。
在本发明实施例中，在计算出模拟的在地面坐标系下的加速度之后，还可以计算模拟的旋翼无人机在机体系下的加速度计数据，可以理解，模拟的地面坐标系下的加速度是用于计算旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度以及模拟位置，而模拟的机体系下的加速度计数据可以用于导航计算。
具体的，可以按如下公式计算所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据：
其中，为地面坐标系到机体系的旋转矩阵，[aacc_x aacc_y aacc_z]T为当前测试时刻旋翼无人机的加速度计测量的数据，由于在测试过程中，旋翼无人机没有平动位移，因此测试过程中旋翼无人机内部的加速度计测量的数据仅仅是重力加速度，将上述加速度计测量的数据与之前计算出的模拟加速度相加，能够得到在测试过程中，机体系下的模拟加速度计数据，可以将机体系下的模拟加速度计数据用于导航计算。
[agx agy agz]T为当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[axay az]T为当前测试时刻的旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据；
在本发明实施例中，在计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还可以根据初始设置的旋翼无人机的经纬度，以及当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，计算当前测试时刻的旋翼无人机模拟的经纬度。
具体的，在测试开启时，地面控制站可以向旋翼无人机发送初始设置的经纬度数据，则在之后的测试中，每一个测试时刻都能得到旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，结合初始设置的经纬度，即可计算出每一个测试时刻旋翼无人机模拟的经纬度。
可以按照如下公式进行计算：
其中，φ0为初始设置的纬度，λ0为初始设置的经度，φ为当前测试时刻的旋翼无人机模拟的纬度，λ为当前测试时刻的旋翼无人机模拟的经度，Pgx为当前测试时刻的旋翼无人机模拟位置中的x轴数据，Pgy为当前测试时刻的旋翼无人机模拟位置中的y轴数据。
上述公式可以预先通过多次试验测试得到，在此不做赘述。
在本发明实施例中，在计算当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还可以根据当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置中包含的高度数据，计算当前测试时刻的旋翼无人机模拟的气压计数据。
具体的，在测试开启时，地面控制站可以设置旋翼无人机的初始海拔高度为0，则在之后的测试中，每一个测试时刻都能得到旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，根据其中的高度数据，即可计算出每一个测试时刻旋翼无人机模拟的气压计数据。
可以按照如下公式进行计算：
其中，H为模拟的旋翼无人机在地面坐标系下的坐标中包含的高度数据，由于在地面坐标系的初始中，通常取z轴竖直向下，因此H可以为Pgz的相反数。其中Pgz为当前测试时刻的旋翼无人机模拟位置中的z轴数据，Pa为模拟的旋翼无人机的气压计数据。
参见图4，本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试方法，可以包括以下步骤：
步骤S401：在对安装于固定支架的旋翼无人机测试过程中，确定前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
步骤S402：基于前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
上述方法步骤可以参见旋翼无人机测试系统的相关描述，在此不做赘述。
参见图5，本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试方法，应用于地面控制站，可以包括以下步骤：
步骤S501：向旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
步骤S502：向旋翼无人机发送控制指令；
步骤S503：根据旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
在本发明实施例中，在测试开启之前，地面控制站可以先对数据进行初始化设置，其中的数据可以包括模拟速度和模拟位置，随后将初始设置的数据发送给旋翼无人机。
在测试过程中，地面控制站可以向旋翼无人机发送控制指令，并接收旋翼无人机实时测试的数据，绘制成数据曲线进行显示。结合旋翼无人机发送的控制指令，分析数据曲线即可验证旋翼无人机的功能、逻辑等是否正常。
参见图6，本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试装置，应用于安装在固定支架的旋翼无人机，可以包括：
速度确定模块601，用于在对安装于固定支架的旋翼无人机测试过程中，获取前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
位置确定模块602，用于在旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，获取前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；以及基于前一个测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算当前测试时刻的旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
参见图7，本发明实施例还提供了一种旋翼无人机测试装置，应用于地面控制站，可以包括：
速度和位置发送模块701，用于向旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
指令发送模块702，用于向旋翼无人机发送控制指令；
绘制显示模块703，用于根据旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
本发明实施例还提供了一种电子设备，应用于旋翼无人机，如图8所示，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信，
存储器803，用于存放计算机程序；
处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现所述旋翼无人机测试方法应用于旋翼无人机的任一方法步骤。
本发明实施例还提供了一种电子设备，应用于地面控制站，如图9所示，包括处理器901、通信接口902、存储器903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信，
存储器903，用于存放计算机程序；
处理器901，用于执行存储器903上所存放的程序时，实现所述旋翼无人机测试方法应用于地面控制站的任一方法步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法及装置实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (23)

1.一种旋翼无人机测试方法，其特征在于，所述方法包括：
在对安装于固定支架的旋翼无人机测试过程中，确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述前一个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置分别为初始模拟速度和初始模拟位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述前一个测试时刻不为本次测试的第一个测试时刻时，
确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，包括：
基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；
确定前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，包括：
基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机的模拟空气阻力、自身重力以及旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法，计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度；
基于所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述前二个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度为初始模拟速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，包括：
按如下公式进行计算：
其中，[Pgx′ Pgy′ Pgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，[Pgx Pgy Pgz]T为所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，包括：
按如下公式进行计算：
其中，m为所述旋翼无人机质量，G为所述旋翼无人机重力，[Dgx″ Dgy″ Dgz″]T为所述前二个测试时刻的所述模拟空气阻力，T″为采集的所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，包括：
按如下公式进行计算：
其中，[Vgx″ Vgy″ Vgz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟速度，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟加速度，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，还包括：
按如下公式计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据：
其中，为地面坐标系到机体系的旋转矩阵，[aacc_x aacc_y aacc_z]T为当前测试时刻所述旋翼无人机的加速度计测量的数据，[agx agy agz]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[ax ay az]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据；所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度是由当前时刻的模拟空气阻力，以及采集的当前测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法计算的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还包括：
根据初始设置的旋翼无人机的经纬度，以及所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的经纬度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置之后，还包括：
根据所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置中包含的高度数据，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的气压计数据。
11.一种旋翼无人机测试方法，其特征在于，应用于地面控制站，所述方法包括：
向所述旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
向所述旋翼无人机发送控制指令；
根据所述旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
12.一种旋翼无人机测试装置，其特征在于，所述装置包括：
速度确定模块，用于在对安装于固定支架的旋翼无人机测试过程中，针对当前测试时刻，获取前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置；
位置确定模块，用于在所述旋翼无人机按照接收的控制指令驱动的过程中，针对当前测试时刻，获取前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；以及基于所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，当所述前一个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置分别为初始模拟速度和初始模拟位置。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，当所述前一个测试时刻不为本次测试的第一个测试时刻时，
所述位置确定模块，具体用于基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟位置，计算前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置；
所述装置，还包括：
第一加速度确定模块，用于基于前二个测试时刻的所述旋翼无人机的模拟空气阻力、自身重力以及旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法，计算所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度；
所述速度确定模块，具体用于基于所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度和模拟加速度，计算所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，当所述前二个测试时刻为本次测试的第一个测试时刻时，所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度为初始模拟速度。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述位置确定模块，具体用于按如下公式进行计算：
其中，[Pgx′ Pgy′ Pgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度，[Pgx Pgy Pgz]T为所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一加速度确定模块，具体用于按如下公式进行计算：
其中，m为所述旋翼无人机质量，G为所述旋翼无人机重力，[Dgx″ Dgy″ Dgz″]T为所述前二个测试时刻的所述模拟空气阻力，T″为采集的所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度。
18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述速度确定模块，具体用于按如下公式进行计算：
其中，[Vgx″ Vgy″ Vgz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟速度，[agx″ agy″ agz″]T为所述前二个测试时刻的所述旋翼在地面坐标系下的模拟加速度，[Vgx′ Vgy′ Vgz′]T为所述前一个测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟速度。
19.根据权利要求12-18所述的装置，其特征在于，还包括：
第二加速度确定模块，用于按如下公式计算当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据：
其中，为地面坐标系到机体系的旋转矩阵，[aacc_x aacc_y aacc_z]T为当前测试时刻所述旋翼无人机的加速度计测量的数据，[agx agy agz]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度，[ax ay az]T为当前测试时刻的所述旋翼无人机在机体系下的模拟加速度计数据；所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟加速度是由当前时刻的模拟空气阻力，以及采集的当前测试时刻的所述旋翼无人机的旋翼产生的拉力，按照预设加速度算法计算的。
20.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括：
经纬度确定模块，用于根据初始设置的旋翼无人机的经纬度，以及所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的经纬度。
21.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括：
气压确定模块，用于根据所述当前测试时刻的所述旋翼无人机在地面坐标系下的模拟位置中包含的高度数据，计算当前测试时刻的所述旋翼无人机模拟的气压计数据。
22.一种旋翼无人机测试装置，其特征在于，应用于地面控制站，所述装置包括：
速度和位置发送模块，用于向所述旋翼无人机发送初始模拟速度和初始模拟位置；
指令发送模块，用于向所述旋翼无人机发送控制指令；
绘制显示模块，用于根据所述旋翼无人机在每个测试时刻获取的测试数据绘制数据曲线并显示。
23.一种旋翼无人机测试系统，其特征在于，所述系统包括：权利要求12所述的旋翼无人机、权利要求22所述的地面控制站。
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