CN112918700A - 一种无人机自动测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机自动测试方法，包括测试准备；信号反馈确认；若执行机构具备信号反馈功能，则将信号反馈汇总后直接接入地面站，将信号反馈来源选择为硬件；否则，将飞控发出的执行机构动作指令大小反馈接入地面站，将信号反馈来源选择为飞控；测试参数配置；测试参数配置包括信号反馈源、传感器参数、GPS参数、导航参数、控制参数指标的设置；开始测试；测试包括传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。本发明中测试流程全程自动化，大大减轻操作人员负担，节省人力成本，同时缩短测试时间；可以进行定量测试，测试过程更为准确与有效。
Description
技术领域
本发明属于无人机测试技术领域，具体涉及一种无人机自动测试方法。
背景技术
无人机在起飞前，须充分进行测试，以确保无人机机载设备及执行机构等工作正常。目前无人机飞行前测试的主要方法是人工操作，根据测试内容人为地调整指令，并实时观测无人机的动态响应。该方法全程需要人工参与控制，必要时还须多次移动无人机或改变其姿态，地面操作人员的工作量大为增加且有诸多不便；该方法大多数情况下只能定性测试，而不能定量测试，准确性大打折扣。
因此需要提出一种无人机自动测试方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无人机自动测试方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种无人机自动测试方法，包括以下步骤：
S1、测试准备；测试开始前，将无人机平整放置于水平面上，并且朝向指定方向，以此作为无人机自动化测试的前提条件；确认无人机以及地面站连接无误后，全系统上电，观察地面站与无人机是否能正常通信，不能通信的维修至能通信；
S2、信号反馈确认；若执行机构具备信号反馈功能，则将信号反馈汇总后直接接入地面站，将信号反馈来源选择为硬件；否则，将飞控发出的执行机构动作指令大小反馈接入地面站，将信号反馈来源选择为飞控；
S3、测试参数配置；测试参数配置包括信号反馈源、传感器参数、GPS参数、导航参数、控制参数指标的设置；
S4、开始测试；测试包括传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。
优选地，测试时候的顺序依次为传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。
具体地，传感器测试包括空速检测、陀螺仪检测、加速度计检测、磁罗盘检测以及高度计检测。
进一步地，空速检测的指标为空速，单位为m/s；陀螺仪检测的指标为角速度，单位为°/s；加速度计检测的指标为加速度，单位为m/s2；磁罗盘检测的指标为磁通量，单位为Wb；高度计检测的指标为高度，单位为m；所有的传感器测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
进一步地，GPS测试包括定位判断、HDOP、VDOP、经度、纬度、高度、速度、可见卫星数、有效卫星数、UTC日期、UTC时间；GPS测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
进一步地，导航测试包括经度、纬度、高度、北向速度、东向速度、地向速度、滚转角、俯仰角、偏航角、北加速度、东加速度、地加速度、滚转角速率、俯仰角速率、偏航角速率；导航测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
进一步地，控制测试包括极性检测、动态响应检测、功能检测；极性检测包括左滚、右滚、抬头、低头、左偏航、右偏航，以及对应地指令大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断；动态响应检测包括副翼、升降、方向、油门，以及对应地指令大小、指令返回值、响应时间、响应平均时间、舵面运转状态判断；功能检测包括爬升、下降、巡航、盘旋，以及对应地油门大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断控制测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
进一步地，在步骤S3中，测试参数配置还包括针对特殊无人机或特殊功能新增测试内容，新增内容包括名称、时间以及判别准则。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种无人机自动测试方法；测试流程全程自动化，大大减轻操作人员负担，节省人力成本，同时缩短测试时间；可以进行定量测试，测试过程更为准确与有效。
附图说明
图1是本发明中参数配置示意图；
图2是本发明的新增测试项添加示意图；
图3是本发明的传感器测试示意图；
图4是本发明的GPS测试示意图；
图5是本发明的导航测试示意图；
图6是本发明的控制测试示意图；
图7是本发明的新增项测试示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
一种无人机自动测试方法，包括以下步骤：
需地面操作人员对无人机状态进行确认，包括S1和S2：
S1、测试准备；测试开始前，将无人机平整放置于水平面上，并且朝向指定方向，以此作为无人机自动化测试的前提条件；确认无人机以及地面站连接无误后，全系统上电，观察地面站与无人机是否能正常通信，不能通信的维修至能通信；确认无人机外观是否正常、有无损坏、有无机械故障，执行机构能否正常动作；
S2、信号反馈确认；若执行机构具备信号反馈功能，则将信号反馈汇总后直接接入地面站，将信号反馈来源选择为硬件；否则，将飞控发出的执行机构动作指令大小反馈接入地面站，将信号反馈来源选择为飞控；
S3、测试参数配置；测试参数配置包括信号反馈源、传感器参数、GPS参数、导航参数、控制参数指标的设置；
如图1所示，参数配置主要配置信号反馈来源、单项测试时间以及稳定性等指标，用于后续单项测试过程中合格判断指标的自动生成。若反馈信号直接来自各执行机构，则可将“信号反馈”选择为“硬件”；否则，将“信号反馈”选择为“飞控”。其它各参数有默认值，若不进行更改，可以直接选择“开始测试”进行无人机自动化测试；否则，直接输入更改的值，再选择“开始测试”进行测试。若不测某项内容，直接将配置参数置空或填0即可。
若针对特殊无人机或特殊功能要新增测试内容，可通过“新增测试项”进行增加，如图2所示。新增内容包括名称、时间以及判别准则等，操作者根据实际测试指令及反馈情况将内容输入，上行指令及下行反馈可根据实际需要增加或删除，输入0时表示该项缺省，完成填写后，点击“保存”即可保存新增的测试项。
S4、开始测试；测试包括传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。
优选地，测试时候的顺序依次为传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。每项测试内容均有合格判据，合格则自动进行下一项测试，否则，测试终止，并弹出提示窗口。在自动化测试过程中，若地面人员认为测试有误或有其它特殊情况，可在任意时刻可中止测试流程，并指定从任意项开始重新测试。
具体地，传感器测试包括空速检测、陀螺仪检测、加速度计检测、磁罗盘检测以及高度计检测。其合格判据准则是：在无人机保持静止的条件下，测量结果有效并符合实际，且经过滤波之后的前后两次测量值之差不超过其测量稳定性的N倍(N与各器件采样频率与链路通信频率之比正相关)。
传感器测试分为四个部分，第一部分为空速计检测，由于空速大小受风的直接影响，故测试时一般选择无风或微风环境，同时，前后两次数值之差判断标准为1m/s，小于该值认定该次测试合格，在文本框后面打“√”，否则，认定测试不合格，在文本框后面打“×”，测试立即终止，并弹出错误提示框，如图3所示。由于链路周期为200ms，故该判断200ms进行一次，并及时在界面上进行更新，直至满足测试时间或测试不合格终止。后面三个部分“陀螺仪检测”、“减速度计检测”以及“磁罗盘检测”模式与此类似，不再一一赘述。
进一步地，空速检测的指标为空速，单位为m/s；陀螺仪检测的指标为角速度，单位为°/s；加速度计检测的指标为加速度，单位为m/s2；磁罗盘检测的指标为磁通量，单位为Wb；高度计检测的指标为高度，单位为m；所有的传感器测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
进一步地，GPS测试包括定位判断、HDOP、VDOP、经度、纬度、高度、速度、可见卫星数、有效卫星数、UTC日期、UTC时间；GPS测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。GPS主要完成搜星定位功能，当搜索到的卫星数量不低于某个数值时，其采集到的信息才认为真实有效，由于其精度与搜星数量密切相关，故其测试的合格主要判据标准是：卫星数不小于6颗，同时位置的前后两次采集值之差不超过其稳定性的N倍。
如图4所示，由于GPS定位情况与搜星数量息息相关，故GPS测试合格判据有以下几个主要关键地方：1.有效卫星数量不低于6颗；2.定位标志处于“已定位”；3.经纬度前后两次之差不超过0.001°；4.UTC日期与实际相符；5.UTC时间每5次更新1s；其它诸如HDOP、VDOP等参数在有效范围内即认为正常。
如图5所示，导航测试包括经度、纬度、高度、北向速度、东向速度、地向速度、滚转角、俯仰角、偏航角、北加速度、东加速度、地加速度、滚转角速率、俯仰角速率、偏航角速率；导航测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。导航测试主要测试无人机姿态及位置，其合格判据标准是：在无人机保持静止的条件下，测量结果有效并符合实际，且前后两次测量值之差不超过其测量稳定性的N倍。
导航测试主要考核组合导航的测试精度，由于组合导航更新频率与链路通信频率一致，均为200ms，故导航测试合格判据主要为不超过其导航稳定性的2倍。
如图6所示，控制测试包括极性检测、动态响应检测、功能检测；极性检测包括左滚、右滚、抬头、低头、左偏航、右偏航，以及对应地指令大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断；动态响应检测包括副翼、升降、方向、油门，以及对应地指令大小、指令返回值、响应时间、响应平均时间、舵面运转状态判断；功能检测包括爬升、下降、巡航、盘旋，以及对应地油门大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断控制测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。控制测试主要测试控制律与执行机构响应的正确性以及动态响应过程，故控制测试的方法有两种，一是自动改变无人机任务指令，二是在一定时间内，动态改变执行机构指令数值，其合格判据标准是：前者为执行机构根据任务指令正确响应，后者为执行机构根据指令大小实时调整，其延时时间不超过链路周期时间。
控制测试是整个自动化测试过程中极为重要的一个环节，分为三个部分，第一部分是极性检测，主要考核当前姿态与最终姿态存在差值的条件下，控制指令生成是否正常，舵面偏转是否正常；第二部分是动态响应检测，主要考核舵面根据指令的响应情况；第三部分是功能检测，主要考核任务与当前状态存在差值的条件下，控制指令生成是否正常，舵面偏转是否正常，是执行机构的一个联动测试。控制测试与上述传感器测试、GPS测试以及导航测试不同，后者仅通过无人机向地面站发送遥测信息即可实现，而前者则需要由地面站向无人机发送控制指令之后，再由地面站采集无人机的遥测信息实现。
极性检测中，由于无人机是平整放置在水平面上，其滚转角约为0°，当指令为左滚10°时，故其生成的控制指令应只有副翼指令，且为正值，具体数值大小与控制律参数相关，同时仅副翼舵面运转，运转方向为左舵面上偏，右舵面下偏，此为合格判据的第一个准则。由于指令在该项测试的10s内保持不变，故极性检测所示的表格中第3、4、5列值应变化不大，此为合格判据的第二个准则。极性检测中其它检测与此类似。
动态响应检测中，地面站将指令上传至无人机后，无人机驱动执行机构运转并同时下发指令，地面站收到指令返回值后，首先判断与指令发出的值是否一致，其次将时间作差，计算出响应时间，该响应时间及其平均值均不大于链路周期时间则为正确。由于指令大小每1s自动改变1次大小，故可观察执行机构动态响应情况。
功能检测中，无人机会根据任务功能的不同而将执行不同的控制指令，同时将指令下传至地面站，在无人机处于水平面的前提条件下，爬升、下降与巡航均只与油门及升降相关，而在盘旋时，则还与副翼指令相关，此为合格判据的第一个准则，由于单条功能在测试过程中并未发生变化，故测试时间内，功能检测表格中第2、3、4、5列值应变化不大，此为合格判据的第二个准则。
控制测试合格后，开始进行新增项测试，并自动跳转至新增项测试界面，如图7所示。
新增项测试内容为参数配置时所新增的测试内容，软件自动根据所填写的内容自动判别为传感器类测试、控制类测试或其它测试，进行不同展示，并按填入的判据准则进行合格判断。全部测试完成后，整个自动化测试完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (8)
1.一种无人机自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、测试准备；测试开始前，将无人机平整放置于水平面上，并且朝向指定方向，以此作为无人机自动化测试的前提条件；确认无人机以及地面站连接无误后，全系统上电，观察地面站与无人机是否能正常通信，不能通信的维修至能通信；
S2、信号反馈确认；若执行机构具备信号反馈功能，则将信号反馈汇总后直接接入地面站，将信号反馈来源选择为硬件；否则，将飞控发出的执行机构动作指令大小反馈接入地面站，将信号反馈来源选择为飞控；
S3、测试参数配置；测试参数配置包括信号反馈源、传感器参数、GPS参数、导航参数、控制参数指标的设置；
S4、开始测试；测试包括传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。
2.根据权利要求1所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：测试时候的顺序依次为传感器测试、GPS测试、导航测试、控制测试。
3.根据权利要求1所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：传感器测试包括空速检测、陀螺仪检测、加速度计检测、磁罗盘检测以及高度计检测。
4.根据权利要求3所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：空速检测的指标为空速，单位为m/s；陀螺仪检测的指标为角速度，单位为°/s；加速度计检测的指标为加速度，单位为m/s2；磁罗盘检测的指标为磁通量，单位为Wb；高度计检测的指标为高度，单位为m；所有的传感器测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
5.根据权利要求3所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：GPS测试包括定位判断、HDOP、VDOP、经度、纬度、高度、速度、可见卫星数、有效卫星数、UTC日期、UTC时间；GPS测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
6.据权利要求3所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：导航测试包括经度、纬度、高度、北向速度、东向速度、地向速度、滚转角、俯仰角、偏航角、北加速度、东加速度、地加速度、滚转角速率、俯仰角速率、偏航角速率；导航测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
7.据权利要求3所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：控制测试包括极性检测、动态响应检测、功能检测；极性检测包括左滚、右滚、抬头、低头、左偏航、右偏航，以及对应地指令大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断；动态响应检测包括副翼、升降、方向、油门，以及对应地指令大小、指令返回值、响应时间、响应平均时间、舵面运转状态判断；功能检测包括爬升、下降、巡航、盘旋，以及对应地油门大小、升降返回值、副翼返回值、方向返回值、舵面运转状态判断控制测试均设定为一定时间段，以及一定的阈值。
8.根据权利要求1所述的一种无人机自动测试方法，其特征在于：在步骤S3中，测试参数配置还包括针对特殊无人机或特殊功能新增测试内容，新增内容包括名称、时间以及判别准则。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210608 |