CN112000082B - 一种无人航空器感知规避能力检测评估系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无人航空器感知规避能力检测评估系统及方法。该系统包括：测试场景；可设置多种遭遇模型；每个所述遭遇模型中设置有不同的障碍物；光电测试设备，以地面站形式布设；以及显示控制系统。在本申请实施例中，通过设置在地面上的光电测试设备对无人航空器的感知规避能力进行检测，进而降低了环境因素对于检测的干扰，提高检测精度和效率。并且显示控制系统可根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对无人航空器的感知规避能力进行评估，通过上述方式，形成了一套完整的感知规避能力检测以及评估体系，进而实现对无人航空器感知规避能力的精确评估。

Description

一种无人航空器感知规避能力检测评估系统及方法

技术领域

本申请涉及无人航空器技术领域，具体而言，涉及一种无人航空器感知规避能力检测评估系统及方法。

背景技术

随着无人航空器的广泛使用，无人航空器的自主安全飞行至关重要，而无人航空器感知与规避能力是保证无人航空器进入空域飞行、保障无人航空器飞行安全的先决条件。实现对空间障碍物的有效规避是建立在对障碍物位置状态准确感知的基础之上的。无人航空器根据传感器感知障碍物的方式以及其获得的状态信息采用与其对应的行之有效的规避方法，从而保证无人航空器安全飞行。但是目前缺乏有效的检测与评估体系，来对无人航空器的感知规避能力进行检测和评估。而对于无人航空器的感知规避能力的检测，往往是基于机载传感器获取无人航空器的数据。由于机载传感器抗干扰能力弱，因此导致所测量的信息不精准，测试效率低的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种无人航空器感知规避能力检测评估系统及方法，以改善“目前缺乏有效的检测与评估体系，以及目前采用机载传感器对无人航空器的感知规避能力的检测存在所测量的信息不精准，测试效率低的问题”的问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种无人航空器感知规避能力检测评估系统，包括：测试场景；可设置多种遭遇模型；每个所述遭遇模型中设置有不同的障碍物；光电测试设备，以地面站形式布设，所述光电测试设备包括：成像设备、激光测距仪以及惯性测量单元；所述成像设备用于对所述测试场景中的障碍物进行检测，以及用于跟踪无人航空器的飞行，进而获取所述无人航空器的飞行图像；所述激光测距仪用于获取与所述无人航空器的第一距离；所述惯性测量单元设置在所述成像设备上，用于测量所述成像设备的实时姿态；显示控制系统；与所述成像设备、所述激光测距仪和所述惯性测量单元电连接，以及与所述无人航空器通信连接；所述显示控制系统用于根据所述飞行图像、所述第一距离以及所述实时姿态获取所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度和所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离；进而根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对所述无人航空器的感知规避能力进行评估及显控。

在本申请实施例中，通过设置在地面上的光电测试设备对无人航空器的感知规避能力进行检测，进而降低了环境因素对于检测的干扰，提高检测精度和效率。并且显示控制系统在接收到光电测试设备发送的飞行图像、第一距离以及实时姿态后，获取到无人航空器的地理位置、无人航空器的速度和无人航空器与测试场景中的障碍物的距离；进而根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对无人航空器的感知规避能力进行评估，通过上述方式，形成了一套完整的感知规避能力检测以及评估体系，进而实现对无人航空器感知规避能力的精确评估。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述显示控制系统具体用于根据所述成像设备的实时姿态以及所述惯性测量单元对应的惯导坐标系，获取所述无人航空器在所述惯导坐标系下的第一坐标，将所述惯导坐标系中的所述第一坐标转换到以所述显示控制系统为坐标原点的系统视轴坐标系中，获取所述无人航空器在所述系统视轴坐标系下的第二坐标，以及将所述系统视轴坐标系中的所述第二坐标转换到以地球质心为坐标原点的地球坐标系中，进而获取所述无人航空器在所述地球坐标系下的地理位置。

在本申请实施例中，通过将惯导坐标系的无人航空器的第一坐标转换到以显示控制系统为坐标原点的系统视轴坐标系中，再将系统视轴坐标系的无人航空器的第二坐标转换到以地球质心为坐标原点的地球坐标系中，进而生成无人航空器的准确的实际地理位置。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述预设的评估参数包括：感知静态障碍物参数；其中，所述感知静态障碍物参数包括所述无人航空器与静态障碍物的预设安全距离、所述无人航空器与静态障碍物的预设相对安全高度；相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述感知静态障碍物参数，对所述无人航空器的感知静态障碍物的感知规避能力进行评估。

在本申请实施例中，通过设置感知静态障碍物参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来有效的对无人航空器感知静态障碍物的感知规避能力进行评估。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述预设的评估参数包括：感知运动障碍物参数；其中，所述感知运动障碍物参数包括所述无人航空器与运动障碍物的预设安全距离、所述无人航空器与运动障碍物的预设相对安全高度以及所述无人航空器与运动障碍物的预设相对安全速度；相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述感知运动障碍物参数，对所述无人航空器的感知动态障碍物的感知规避能力进行评估。

在本申请实施例中，通过设置感知动态障碍物参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来有效的对无人航空器感知动态障碍物的感知规避能力进行评估。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述预设的评估参数包括：避障响应特性参数；所述避障响应特性参数包括：所述无人航空器与障碍物的预设相对安全距离、所述无人航空器与障碍物的预设相对安全高度差、所述无人航空器与障碍物的预设相对安全速度以及所述无人航空器与障碍物的预设安全响应时间；其中，所述预设安全响应时间为所述无人航空器与障碍物的预设相对安全距离与所述无人航空器与障碍物的预设相对安全速度之商；相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述避障响应特性参数，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

在本申请实施例中，避障响应特性参数包括无人航空器与障碍物的预设相对安全距离、无人航空器与障碍物的预设相对安全高度差、无人航空器与障碍物的预设相对安全速度以及无人航空器与障碍物的预设安全响应时间，通过设置避障响应特性参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来对无人航空器的感知规避能力进行综合性的评估。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述显示控制系统还用于接收所述无人航空器发送的避障数据，所述避障数据包括所述无人航空器的感知避障时间，所述预设的评估参数包括：感知避障耗时参数；所述感知避障耗时参数包括预设感知避障时长；相应的，所述显示控制系统用于根据所述感知避障时间和感知避障耗时参数，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

在本申请实施例中，通过无人航空器的传输数据来实现对无人航空器感知规避能力的评估，也即通过设置避障耗时参数，进而结合无人航空器传输的感知避障时间来有效的对无人航空器的感知规避能力进行评估。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述避障数据还包括所述无人航空器输出的避障路径、所述无人航空器输出的安全距离、所述无人航空器的响应时间、所述无人航空器输出的障碍物确认指令、所述无人航空器输出的避障指令的反馈时间；所述预设的评估参数包括：无人航空器输出避障指令；所述无人航空器输出避障指令包括预设的避障路径、预设安全距离、预设安全响应时间、预设障碍物、预设安全反馈时间；相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器输出的避障路径、所述无人航空器输出的安全距离、所述无人航空器的响应时间、所述无人航空器输出的障碍物确认指令、所述无人航空器输出的避障指令的反馈时间和所述无人航空器输出避障指令，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

在本申请实施例中，预设的评估参数还可以包括无人航空器输出避障指令。无人航空器输出避障指令包括预设安全距离、预设安全响应时间、预设障碍物以及预设安全反馈时间。通过设置无人航空器避障指令，进而结合获取到的无人航空器传输的避障数据对无人航空器的感知规避能力进行评估。该方式，可以进一步的加强评估的准确性。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述成像设备包括可见光相机；所述可见光相机与所述显示控制系统电连接。

在本申请实施例中，采用可见光相机能够采集分辨率较高的飞行图像。

结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述成像设备包括红外热成像仪；所述红外热成像仪与所述显示控制系统电连接。

在本申请实施例中，采用红外热成像仪能够克服环境因素的影响，进而在在视线不好的弱光环境下也能够采集到无人航空器的飞行图像。

第二方面，本申请实施例提供一种无人航空器感知规避能力检测评估方法，应用于无人航空器感知规避能力检测评估系统中的显示控制系统，其中，所述无人航空器感知规避能力检测评估系统还包括光电测试设备，所述显示控制系统与所述光电测试设备电连接，所述光电测试设备还与所述无人航空器通信连接，所述方法包括：获取所述光电测试设备发送的所述无人航空器的飞行图像、所述无人航空器与所述光电测试设备的第一距离以及所述光电测试设备的实时姿态；根据所述飞行图像、所述第一距离以及所述实时姿态获取所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度和所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离；根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种无人航空器感知规避能力检测评估系统的结构框图。

图2为本申请实施例提供一种无人航空器的飞行图像。

图3为本申请实施例提供的一种显示控制系统的结构框图。

图4为本申请实施例提供的一种坐标转换的示意图。

图5为本申请实施例提供的一种无人航空器感知规避能力检测评估方法的步骤流程图。

图标：100-无人航空器感知规避能力检测评估系统；10-测试场景；20-光电测试设备；21-成像设备；22-激光测距仪；23-惯性测量单元；30-显示控制系统；31-处理器；32-存储器；33-显示器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参阅图1，本申请实施例提供一种无人航空器感知规避能力检测评估系统100，包括测试场景10、光电测试设备20以及显示控制系统30。

其中，测试场景10可设置多种遭遇模型。每个遭遇模型中设置有不同的障碍物。该障碍物可以是处于运动状态的障碍物，也可以是静止的障碍物。在设置遭遇模型时，可以根据无人航空器的用途构建对应的遭遇模型，比如无人航空器适用于森林防火巡查，则遭遇模型可以构建成森林模型；又比如无人航空器用于城市管理，则遭遇模型可以构建成城市交通模块。对于同一个无人航空器的感知规避能力的测试，可以仅使用一个遭遇模型，也可以同时在测试场景中增设多个不同的遭遇模型。对此，本申请不作限定。

上述的遭遇模型中还可以设置不同的天气效果，比如雨天效果，雪天效果，雨雪天效果，浓雾效果，大风效果等等。通过不同天气效果的遭遇模型，为无人航空器提供了更加多样化的测试条件。

其中，光电测试设备20设置在地面上，即以地面站形式布设。光电测试设备20包括：成像设备21、激光测距仪22以及惯性测量单元23。

成像设备21用于对测试场景10中的障碍物进行检测以及用于跟踪无人航空器的飞行，进而获取无人航空器的飞行图像，如图2所示，采用成像设备21获取到了四张无人航空器在不同时间点的飞行图像。

可选地，成像设备21包括可见光相机。可见光相机与显示控制系统30连接。采用可见光相机能够采集分辨率较高的飞行图像。

可选地，成像设备21包括红外热成像仪。红外热成像仪与显示控制系统30电连接。采用红外热成像仪能够克服环境因素的影响，进而在包括雨雪天等极端场景在内的弱光环境下也能够采集到无人航空器的飞行图像。

于本申请实施例中，成像设备21既包括了可见光相机，又包括了红外热成像仪。结合二者便于对无人航空器实现准确的跟踪，进而获取无人航空器的飞行图像。当然，在其他实施例中，也可以仅通过可见光相机采集无人航空器的飞行图像，也可以仅通过红外热成像仪采集无人航空器的飞行图像。对此，本申请不作限定。

可选地，成像设备21上还设置有驱动装置。驱动装置与显示控制系统30电连接，驱动装置用于接收显示控制系统30的控制指令，进而对成像设备21进行转动。

激光测距仪22用于获取与无人航空器的第一距离。需要说明的是，激光测距仪22是利用调制激光实现对目标的距离测量的仪器，其测距范围为3.5～5000米。当然，激光测距仪22还用于获取与障碍物的距离。

惯性测量单元23设置在成像设备21上，用于测量成像设备21的实时姿态。

其中，显示控制系统30与成像设备21、激光测距仪22和惯性测量单元23电连接。显示控制系统30还与无人航空器通信连接。无人航空器与显示控制系统30之间可通过移动通信网络进行通信，如本申请实施例中，采用5G通信。通过5G通信在满足高速飞行的无人航空器低时延率的飞控指令通信要求的前提下，还能流畅地传输大容量高清图片、视频、及其他传感器采集的数据，达到10Tbps/km2的流量密度和106/km2的连接数密度，低于1ms的空口时延、高于20Gbps峰值速度和接近100％的高可靠率。当然，在其他实施中，还可以采用4G通信等，本申请不作限定，但需要保证在评测过程传输大容量数据的实时率。

于本申请实施例中，显示控制系统以3D(3-dimension，三维)显控形式呈现。显示控制系统可以用于标注静态障碍物地理位置、体积、大小、高度等信息，以及动态障碍物的运动信息，如速度、方向、角度等。

具体的，显示控制系统30用于根据飞行图像、第一距离以及实时姿态获取无人航空器的地理位置、无人航空器的速度和无人航空器与测试场景中的障碍物的距离；进而根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对无人航空器的感知规避能力进行评估。

在结构上，请参阅图3，显示控制系统30可以包括处理器31、存储器32和显示器33。

处理器31与存储器32、显示器33直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互，例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。处理器31用于执行存储器32中存储的可执行程序，例如，处理器31用于根据飞行图像、第一距离以及实时姿态获取无人航空器的地理位置、无人航空器的速度和无人航空器与测试场景中的障碍物的距离；进而根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对无人航空器的感知规避能力进行评估。

上述的处理器31可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。处理器31也可以是通用处理器，例如，可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。此外，通用处理器可以是微处理器或者任何常规处理器等。

存储器32可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦可编程序只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，以及电可擦编程只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)。存储器32用于存储程序，处理器31在接收到执行指令后，执行该程序。

显示器33可以是，但不限于液晶显示器、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器。显示器33用于显示飞行图像以及评估结果。

下面对上述测试过程进行详细的阐述。

首先，用户在将光电测试设备20安装在地面上后，进行开机前的检查。检查无误后，用户将光电测试设备20与显示控制系统30进行连接，然后将光电测试设备20进行初始化并完成自检。光电测试设备20中的成像设备21上设置有驱动装置，驱动装置与显示控制系统30电连接。用户通过显示控制系统30控制向驱动装置发送控制指令，以使成像设备21对准无人航空器，并能够采集到无人航空器的清晰图像，用户可以通过显示控制系统30对无人航空器进行锁定，以使无人航空器一直位于成像设备21采集到的图像的框选中心。然后，激光测距仪22会对无人航空器进行测距。测距的过程可以是实时的测距，也可以是固定时间间隔的测距。本申请不作限定。光电测试设备20中的惯性测量单元23设置在成像设备21上，惯性测量单元23可测量成像设备21的实时姿态。最后，显示控制系统30便可以基于飞行图像、第一距离以及实时姿态获取无人航空器的地理位置、无人航空器的速度和无人航空器与测试场景中的障碍物的距离。

可选地，请参阅图4，通过如下方式获取无人航空器的地理位置，具体步骤包括：显示控制系统30根据成像设备21的实时姿态以及惯性测量单元23对应的惯导坐标系，获取无人航空器在惯导坐标系下的第一坐标。然后显示控制系统30将惯导坐标系中的第一坐标转换到以显示控制系统30为坐标原点的系统视轴坐标系中，获取无人航空器在系统视轴坐标系下的第二坐标。最后显示控制系统30将系统视轴坐标系中的第二坐标转换到以地球质心为坐标原点的地球坐标系中，进而获取无人航空器在地球坐标系下的地理位置。

需要说明的是，坐标系之间的转换过程，可以根据坐标原点之间的位置差值，来确定出转换量，然后根据该转化量实现坐标系的转化。

当然，在其他实施例中，无人航空器的地理位置也可以根据无人航空器上设置的定位模块进行采集。

其中，无人航空器的速度可以根据无人航空器在不同时间点的地理位置求得。

由于获取到了无人航空器在不同时间点的地理位置，因此，于本申请实施例，显示控制系统30还可以根据无人航空器在不同时间点的地理位置绘制出无人航空器的运动轨迹。

下面对无人航空器感知规避能力评估过程进行详细的说明。需要说明的是，以下实施例中预设的评估参数的来源均满足相应的国家标准、军用标准及行业标准，并具备同阶段更新，且以下实施例中预设的评估参数的类别不以本申请实施例所提供的作为限定。

可选地，上述的预设的评估参数包括：感知静态障碍物参数。其中，感知静态障碍物参数包括无人航空器与静态障碍物的预设安全距离、无人航空器与静态障碍物的预设相对安全高度。

相应的，显示控制系统30用于根据无人航空器的地理位置、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及感知静态障碍物参数，对无人航空器的感知静态障碍物的感知规避能力进行评估。其中，通过无人航空器的地理位置可以获取无人航空器的高度。而上述静态障碍物的高度可以预先设置，也可以通过惯性测量单元以及激光测距仪获取静态障碍物的坐标，再通过上述实施例中坐标转换获取静态障碍物的地理位置，进而得到静态障碍物的高度。

作为第一种实施方式，对于无人航空器感知规避能力的评估，可以分为以下两个级别：

1.正常飞行级别：无人航空器与障碍物的距离大于预设安全距离；无人航空器与障碍物的相对高度高于预设相对安全高度。此级别无人航空器的感知规避能力强。

2.警戒级别：无人航空器与障碍物的距离小于预设安全距离；无人航空器与障碍物的相对高度小于预设相对安全高度。此级别无人航空器的感知规避能力弱。

作为第二种实施方式，可以对上述的评估量化级别进行细分，进而将无人航空器感知规避能力的评估，分为以下四个级别：

1.正常飞行级别：无人航空器与障碍物的距离大于预设安全距离；无人航空器与障碍物的相对高度高于预设相对安全高度。此级别无人航空器的感知规避能力强。

2.接近障碍物级别：无人航空器与障碍物的距离等于预设安全距离；无人航空器与障碍物的相对高度等于预设相对安全高度。此级别无人航空器的感知规避能力较强。

3.感知障碍物警戒级别：无人航空器与障碍物的距离小于预设安全距离，无人航空器与障碍物的相对高度小于预设相对安全高度，但无人航空器的响应时间大于预设安全响应时间。此级别无人航空器存在潜在的碰撞风险。无人航空器的感知规避能力较弱。

其中，无人航空器的响应时间为无人航空器与障碍物的距离除以无人航空器与障碍物的相对速度之商。预设安全响应时间为预设安全距离处于预设相对安全速度。

4.感知障碍物规避级别：无人航空器与障碍物的距离小于预设安全距离，无人航空器与障碍物的相对高度小于预设相对安全高度，且无人航空器的响应时间小于预设安全响应时间。此级别无人航空器存在较大的碰撞风险。无人航空器的感知规避能力差。

在本申请实施例中，通过设置感知静态障碍物参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来有效的对无人航空器感知静态障碍物的感知规避能力进行评估。

需要说明的是，上述的预设相对安全距离、预设安全高度等数值可以根据实际情况及相应标准而定，本申请对于数值均不作限定，即预设相对安全距离可以是10米、20米等等。

可选地，上述的预设的评估参数包括：感知运动障碍物参数。其中，感知运动障碍物参数包括无人航空器与运动障碍物的预设安全距离、无人航空器与运动障碍物的预设相对安全高度以及无人航空器与运动障碍物的预设相对安全速度。

相应的，显示控制系统30用于根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及感知运动障碍物参数，对无人航空器的感知动态障碍物的感知规避能力进行评估。

需要说明的是，上述的两种评估级别也可以同样适用于感知运动障碍物参数的评估中。

在本申请实施例中，通过设置感知动态障碍物参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来有效的对无人航空器感知动态障碍物的感知规避能力进行评估。

可选地，上述的预设的评估参数包括：避障响应特性参数。

避障响应特性参数包括：无人航空器与障碍物的预设相对安全距离、无人航空器与障碍物的预设相对安全高度差、无人航空器与障碍物的预设相对安全速度以及无人航空器与障碍物的预设安全响应时间。其中，预设安全响应时间为无人航空器与障碍物的预设相对安全距离与无人航空器与障碍物的预设相对安全速度之商。

相应的，显示控制系统30用于根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及避障响应特性参数，对无人航空器的感知规避能力进行评估。

可以理解的是，避障响应特性参数并未区分障碍物是运动的还是静止的，因此，不论是静止障碍物还是运动障碍物均可以采用避障响应特性参数来评估无人航空器的感知规避能力。

需要说明的是，上述的两种评估级别也可以同样适用于避障响应特性参数的评估中。

在本申请实施例中，避障响应特性参数包括无人航空器与障碍物的预设相对安全距离、无人航空器与障碍物的预设相对安全高度差、无人航空器与障碍物的预设相对安全速度以及无人航空器与障碍物的预设安全响应时间，通过设置避障响应特性参数，进而结合无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离来对无人航空器的感知规避能力进行综合性的评估。

可选地，上述的预设的评估参数包括：感知避障耗时参数。感知避障耗时参数包括预设感知避障时长。相应的，显示控制系统30还用于接收无人航空器发送的避障数据，进而根据感知避障时间和感知避障耗时参数，对无人航空器的感知规避能力进行评估。其中，避障数据包括无人航空器的感知避障时间。

需要解释的是，无人航空器的感知避障时间即为无人航空器完成感知与规避任务的总耗时。无人航空器的感知避障时间以及感知避障耗时参数可以用于评估无人航空器感知避障的效率。当显示控制系统接收到的无人航空器的感知避障时间小于预设感知避障时长，则可以说明无人航空器的感知规避能力较强；当显示控制系统接收到的无人航空器的感知避障时间大于预设感知避障时长，则可以说明无人航空器的感知规避能力较弱。比如，预设感知规避时长为2秒，当显示控制系统接收到的无人航空器的感知避障时间为1.5秒时，则可以说明无人航空器的感知规避能力较强；当显示控制系统接收到的无人航空器的感知避障时间为3秒时，则可以说明无人航空器的感知规避能力较强。上述的数值仅是示例性的，本申请不作限定。

在本申请实施例中，通过无人航空器的传输数据来实现对无人航空器感知规避能力的评估，也即通过设置避障耗时参数，进而结合无人航空器传输的感知避障时间来有效的对无人航空器的感知规避能力进行评估。

可选地，上述的预设的评估参数包括：无人航空器输出避障指令。无人航空器输出避障指令包括预设的避障路径、预设安全距离、预设安全响应时间、预设障碍物、预设安全反馈时间。

相应的，无人航空器向显示控制系统发送的避障数据还包括无人航空器输出的避障路径、无人航空器输出的安全距离、无人航空器的响应时间、无人航空器输出的障碍物确认指令、无人航空器输出的避障指令的反馈时间。相应的，显示控制系统30还用于根据无人航空器输出的避障路径、无人航空器输出的安全距离、无人航空器的响应时间、无人航空器输出的障碍物确认指令、无人航空器输出的避障指令的反馈时间和所述无人航空器输出避障指令，对无人航空器的感知规避能力进行评估。

需要解释的是，上述的无人航空器输出的避障指令的反馈时间表示无人航空器在感知到障碍物以及在无人航空器开始避障之间的时间间隔。

该项评估参数是根据无人航空器传输的避障数据来评估无人航空器的避障响应能力。

以无人航空器输出的避障路径为例，比如预设的避障路径包括三条，而其中一条是作为最佳的避障路径，此时，在获取到无人航空器输出的避障路径后，通过将无人航空器输出的避障路径与预设的避障路径进行比对，若无人航空器输出的避障路径为最佳的避障路径，则无人航空器的感知规避能力强。当然，在其他实施例中，预设的避障路径还可以是多条，评估的方式也不以上述例子作为限定。

相应的，无人航空器输出避障指令中的其他参数也类似。比如，显示控制系统30将无人航空器输出的安全距离与预设安全距离进行比对，若无人航空器输出的安全距离小于预设安全距离，则确定无人航空器的感知规避能力较弱，若无人航空器输出的安全距离大于预设安全距离，则确定无人航空器的感知规避能力较强。显示控制系统30根据无人航空器输出的障碍物确认指令与预设障碍物之间进行对比，若无人航空器输出的障碍物指令中的障碍物并不是预设障碍物，则确定无人航空器的感知规避能力较弱，若无人航空器输出的障碍物指令中的障碍物是预设障碍物，则确定无人航空器的感知规避能力较强。显示控制系统30根据无人航空器输出的避障指令的反馈时间与预设安全反馈时间进行对比，若无人航空器输出的避障指令的反馈时间大于预设安全反馈时间，则确定无人航空器的感知规避能力较弱，若无人航空器输出的避障指令的反馈时间小于预设安全反馈时间，则确定无人航空器的感知规避能力较强。

在本申请实施例中，预设的评估参数还可以包括无人航空器输出避障指令。无人航空器输出避障指令包括预设安全距离、预设安全响应时间、预设障碍物以及预设安全反馈时间。通过设置无人航空器避障指令，进而结合获取到的无人航空器传输的避障数据对无人航空器的感知规避能力进行评估。该方式，可以进一步的加强评估的准确性。

于本申请实施例中，当显示控制系统30获取到以下任一种情况时，显示控制系统还可以用于向无人航空器发送控制信号，以使无人航空器基于控制信号进行避障。

上述情况包括：

(1)当所述无人航空器与障碍物的相对距离小于所述预设相对安全距离。

(2)无人航空器与障碍物的相对高度小于所述预设相对安全高度差。

(3)无人航空器与障碍物的相对速度小于预设相对安全速度。

(4)无人航空器与障碍物的响应时间小于预设安全响应时间时。

进一步地，显示控制系统30还用于根据障碍物与无人航空器的相对位置，规划出一条规避路径，以使无人航空器按照规划的规避路径进行行驶。

综上，本申请实施例所提供的无人航空器感知规避能力检测评估系统器探测距离(旋翼无人航空器，轴距0.4m)≥3km；(固定翼无人航空器，翼展1.4m)≥6km；目标地理位置误差≤25m；目标速度误差≤10％；目标距离误差5m；避障精度≤±5cm。解决目标识别、障碍路径规划、规避机动控制建模与标定等一系列无人航空器障碍感知与规避的技术难题，集成光电测量设备、基于视觉测量的输入端口和半物理仿真系统提供数据输出端口。能够通过光电测量和机器视觉两种方式对比标定无人航空器的位置、姿态、轨迹和飞行稳定性等指标。验证无人航空器相对障碍物的感知与避障飞控精度误差补偿机制。

综上所述，在本申请实施例中，通过设置在地面上的光电测试设备对无人航空器的感知规避能力进行检测，进而降低了环境因素对于检测的干扰，提高检测精度和效率。并且显示控制系统30在接收到光电测试设备发送的飞行图像、第一距离以及实时姿态后，获取到无人航空器的地理位置、无人航空器的速度和无人航空器与测试场景中的障碍物的距离；进而根据无人航空器的地理位置、无人航空器的速度、无人航空器与测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对无人航空器的感知规避能力进行评估，通过上述方式，形成了一套完整的感知规避能力检测以及评估体系，进而实现对无人航空器感知规避能力的精确评估。

请参阅图5，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种无人航空器感知规避能力检测评估方法，应用于上述实施例中的无人航空器感知规避能力检测评估系统100中的显示控制系统30，该方法包括：步骤S101-步骤S103。

步骤S101：获取所述光电测试设备发送的所述无人航空器的飞行图像、所述无人航空器与所述光电测试设备的第一距离以及所述光电测试设备的实时姿态。

步骤S102：根据所述飞行图像、所述第一距离以及所述实时姿态获取所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度和所述无人航空器与测试场景中的障碍物的距离。

步骤S103：根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

需要说明的是，上述方法步骤已在无人航空器感知规避能力检测评估系统的实施例中作出说明。为了避免累赘，此处不作重复阐述，相同部分互相参考即可。

需要说明的是，由于所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有显示控制系统、测量评估的计算机程序，计算机程序在被运行时执行上述实施例中提供的方法。

该存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，包括：

测试场景；可设置多种遭遇模型；每个所述遭遇模型中设置有不同的障碍物；

光电测试设备，以地面站形式布设，所述光电测试设备包括：成像设备、激光测距仪以及惯性测量单元；所述成像设备用于对所述测试场景中的障碍物进行检测，以及用于跟踪无人航空器的飞行，进而获取所述无人航空器的飞行图像；所述激光测距仪用于获取与所述无人航空器的第一距离；所述惯性测量单元设置在所述成像设备上，用于测量所述成像设备的实时姿态；

显示控制系统；与所述成像设备、所述激光测距仪和所述惯性测量单元电连接，以及与所述无人航空器通信连接；所述显示控制系统用于根据所述飞行图像、所述第一距离以及所述实时姿态获取所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度和所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离；进而根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对所述无人航空器的感知规避能力进行评估及显控。

2.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述显示控制系统具体用于根据所述成像设备的实时姿态以及所述惯性测量单元对应的惯导坐标系，获取所述无人航空器在所述惯导坐标系下的第一坐标，将所述惯导坐标系中的所述第一坐标转换到以所述显示控制系统为坐标原点的系统视轴坐标系中，获取所述无人航空器在所述系统视轴坐标系下的第二坐标，以及将所述系统视轴坐标系中的所述第二坐标转换到以地球质心为坐标原点的地球坐标系中，进而获取所述无人航空器在所述地球坐标系下的地理位置。

3.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述预设的评估参数包括：感知静态障碍物参数；其中，所述感知静态障碍物参数包括所述无人航空器与静态障碍物的预设安全距离、所述无人航空器与静态障碍物的预设相对安全高度；

相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述感知静态障碍物参数，对所述无人航空器的感知静态障碍物的感知规避能力进行评估。

4.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述预设的评估参数包括：感知运动障碍物参数；其中，所述感知运动障碍物参数包括所述无人航空器与运动障碍物的预设安全距离、所述无人航空器与运动障碍物的预设相对安全高度以及所述无人航空器与运动障碍物的预设相对安全速度；

相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述感知运动障碍物参数，对所述无人航空器的感知动态障碍物的感知规避能力进行评估。

5.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述预设的评估参数包括：避障响应特性参数；

所述避障响应特性参数包括：所述无人航空器与障碍物的预设相对安全距离、所述无人航空器与障碍物的预设相对安全高度差、所述无人航空器与障碍物的预设相对安全速度以及所述无人航空器与障碍物的预设安全响应时间；其中，所述预设安全响应时间为所述无人航空器与障碍物的预设相对安全距离与所述无人航空器与障碍物的预设相对安全速度之商；

相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及所述避障响应特性参数，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

6.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述显示控制系统还用于接收所述无人航空器发送的避障数据，所述避障数据包括所述无人航空器的感知避障时间，所述预设的评估参数包括：感知避障耗时参数；所述感知避障耗时参数包括预设感知避障时长；

相应的，所述显示控制系统用于根据所述感知避障时间和感知避障耗时参数，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

7.根据权利要求6所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述避障数据还包括所述无人航空器输出的避障路径、所述无人航空器输出的安全距离、所述无人航空器的响应时间、所述无人航空器输出的障碍物确认指令、所述无人航空器输出的避障指令的反馈时间；

所述预设的评估参数包括：无人航空器输出避障指令；

所述无人航空器输出避障指令包括预设的避障路径、预设安全距离、预设安全响应时间、预设障碍物、预设安全反馈时间；

相应的，所述显示控制系统用于根据所述无人航空器输出的避障路径、所述无人航空器输出的安全距离、所述无人航空器的响应时间、所述无人航空器输出的障碍物确认指令、所述无人航空器输出的避障指令的反馈时间和所述无人航空器输出避障指令，对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

8.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述成像设备包括可见光相机；所述可见光相机与所述显示控制系统电连接。

9.根据权利要求1所述的无人航空器感知规避能力检测评估系统，其特征在于，所述成像设备包括红外热成像仪；所述红外热成像仪与所述显示控制系统电连接。

10.一种无人航空器感知规避能力检测评估方法，其特征在于，应用于无人航空器感知规避能力检测评估系统中的显示控制系统，其中，所述无人航空器感知规避能力检测评估系统还包括光电测试设备，所述显示控制系统与所述光电测试设备电连接，所述光电测试设备还与所述无人航空器通信连接，所述方法包括：

获取所述光电测试设备发送的所述无人航空器的飞行图像、所述无人航空器与所述光电测试设备的第一距离以及所述光电测试设备的实时姿态；

根据所述飞行图像、所述第一距离以及所述实时姿态获取所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度和所述无人航空器与测试场景中的障碍物的距离；

根据所述无人航空器的地理位置、所述无人航空器的速度、所述无人航空器与所述测试场景中的障碍物的距离以及预设的评估参数对所述无人航空器的感知规避能力进行评估。

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