CN113220029A - 用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置及方法，测试装置包括：无人机平台模块，借助于动力学模型建立多个无人机、故障设置模块、对应每一无人机的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块；故障设置模块用于向每一无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块发送对应的故障指令，以模拟对应的故障；地面站控制模块，其通信连接每一组网链路模块；用于接收每一无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块在模拟仿真过程中的状态信息，分析状态信息实现对无人机集群系统的故障测试。本发明的测试装置可在实飞前对无人机集群系统进行充分的故障测试，提高系统的故障处置能力和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置及方法。
背景技术
随着无人机单机系统技术趋于成熟，无人机系统从单机研制向集群系统研制发展。相比无人机单机系统，无人机集群系统的作战任务、系统组成、功能、使用流程、故障类型等更复杂。由于无人机集群系统的复杂性和极高的造价，尤其对于大规模无人机集群系统，开展实飞试验的技术风险和经济成本都很高，因此，在无人机集群系统进入实飞试验前，应尽可能对无人机集群系统的整个使用流程和可能存在的各种故障进行测试。
目前对于无人机集群系统的测试，常用的方式是使用几架小航模组成小集群，进行小规模的试飞验证。这类的小规模模型试飞验证方式仅能验证部分操作流程和集群功能，并不能对无人机集群系统的全流程和全功能进行测试，且不能进行无人机集群系统的故障测试，无法对无人机集群系统的故障识别能力、故障处置能力和系统响应能力进行测评。
对于无人机集群系统，在导航、通信组网、感知、自主决策等环节的故障都会严重影响集群系统的可靠性和安全性，因此有必要构建一种能够对无人机集群系统的故障仿真平台和故障仿真方法，用于在实飞前对无人机集群系统进行充分的故障测试，提高系统的故障处置能力和可靠性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明实施例提供一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置，用于在实飞前对无人机集群系统进行充分的故障测试，验证集群系统的故障处置能力，提高可靠性。
另外，本发明实施例还提供一种上述测试装置的测试方法，以无人机集群系统为测试对象，可通过设置导航、通信、感知、控制等各种类型的故障，测试无人机集群系统的故障处置能力和故障响应能力，用于解决现有技术中无人机集群系统的全功能测试及故障处置能力测试的难题，弥补现有的测试方法无法对无人机集群系统进行面向任务的全流程仿真及不能进行系统故障测试的不足。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置，包括：
无人机平台模块，借助于动力学模型建立多个无人机，以仿真无人机集群系统中每一无人机的运动控制过程；
对应每一个无人机的态势感知模块，用于仿真当前无人机感知环境信息的感知过程；
对应每一个无人机的协同决策模块，用于仿真当前无人机协同控制和故障时自主决策的决策控制过程；同一个无人机的协同决策模块与态势感知模块、无人机平台模块中的无人机通信连接；
对应每一个无人机的组网链路模块，用于仿真无人机集群系统中各无人机间的通信过程；同一个无人机的组网链路模块、协同决策模块通信连接，所有无人机的组网链路模块均通信连接；
故障设置模块，用于向无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块发送对应的故障指令，以使各模块根据故障指令仿真对应的故障；
地面站控制模块，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；所述地面站控制模块通信连接每一组网链路模块；以及所述地面站控制模块还用于接收无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块在仿真过程中的状态信息，分析所述状态信息以实现对无人机集群系统的故障测试。
可选地，执行仿真所述地面站控制模块的设备与执行仿真无人机平台模块、态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块故障设置模块的设备为两个独立的设备。
可选地，所述地面站控制模块包括：集群地面站控制单元和组网链路单元；
所述集群地面站控制单元，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；该控制过程可包括无人机集群系统中飞行控制指令的发送和飞行信息的显示等过程；
所述组网链路单元，用于仿真所述集群地面站控制单元与每一个组网链路模块的通信过程。
可选地，所述故障设置模块包括：
接收单元，接收用户输入的待仿真的故障指令；
解析单元，根据所述待仿真的故障指令，获取故障信息匹配的执行模块；
发送单元，将所述故障信息发送与该故障指令匹配的执行模块；
所述故障指令中的故障信息为无人机集群系统中集群功能对应的故障信息；
所述故障信息包括：与组网链路模块对应的链路完全中断、部分链路中断、通信延时故障；与态势感知模块对应的无感知、部分感知、错误感知故障；与无人机对应的GPS故障、惯导故障、GPS误差、惯导误差故障、飞机坠毁、飞机失控和飞机失去动力。
可选地，所述无人机平台模块中的每一个无人机是通过软件方式进行仿真的，无人机包括：GPS单元、惯导单元、飞行控制单元。
第二方面，本发明实施例提供一种基于第一方面任一所述的测试装置的测试方法，包括：
S1、启动测试装置，地面站控制模块按照预设的集群控制策略(其可以是预先定义的协议)与无人机集群系统中各模块交互，并获取各模块发送的回报信息以实现无人机集群系统的仿真测试；
S2、故障设置模块接收用户触发的至少一个故障指令，所述无人机集群系统的至少一个模块根据所述故障指令仿真与故障指令对应的故障；
S3、所述地面站控制模块获取存在故障的无人机集群系统中各模块发送的回报信息；
具体地，所述地面站控制模块可获取整个无人机集群系统的位置信息和状态信息；其包括无故障无人机的位置信息和状态信息，以及包括存在故障的无人机的位置信息以及状态信息；
S4、所述地面站控制模块根据所述回报信息(如上述的位置信息以及状态信息)，获取无人机集群系统的故障处置信息；判断该故障处置信息与预设的故障处理策略是否匹配。
可选地，还包括：
S5，所述地面站控制模块在确定故障处置信息与预设的故障处理策略不匹配时，则可确定当前无人机集群系统的该故障处置功能未通过仿真测试；
且所述地面站控制模块在仿真测试完成后，将不匹配的故障处置信息显示或发送用户终端。
可选地，所述S3之后，所述S4之前，方法还包括：
S3a、所述地面站控制模块接收用户输入的故障干预信息，并依据故障干预信息与所述无人机集群系统中各模块交互；
相应地，所述S4包括：
所述地面站控制模块依据实时获取的无人机集群系统中各模块发送的回报信息如位置信息以及状态信息，获取无人机集群系统的故障处置信息；
所述位置信息以及状态信息包括：人为故障干预时无人机集群系统中各模块自主处置后发送的位置信息以及飞行状态信息。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的测试装置可以在无人机集群系统实际飞行之前，对无人机集群系统的集群控制功能进行测试，同时可以仿真模拟各种故障场景，进而能够实现对无人机集群系统的故障测试，验证无人机集群系统的故障处置能力，同时提高了测试的无人机集群系统的可靠性。
本发明的测试装置，可适配不同的集群平台，可扩展各类型的故障设置，通用性强、应用范围广、成本可控。
另外，测试方法能够实现对无人机集群系统的全流程仿真，实现了在实验室环境下无人机集群系统的故障处置能力的测试，为后续的集群试飞提供可靠的故障处置测评结果。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置的架构示意图；
图2为图1中测试装置中无人机集群系统存在至少一个故障的示意图；
图3为本发明一实施例提供的用于对无人机集群功能仿真测试的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
现有技术中也存在无人机集群仿真测试平台，该仿真测试平台包括：无人机平台模块、态势感知模块和地面控制模块。现有的无人机平台模块主要是通过飞行器模拟器的方式实现。现有的无人机集群仿真测试平台只能对无故障状态下的无人机集群进行飞行控制仿真，无法对存在故障的无人机集群系统进行故障识别、处置和飞行仿真测试。
为此，本发明实施例提供一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置及方法，用于实现对无人机集群系统中集群功能的仿真测试，且能够根据用户输入的各种故障进行故障仿真测试，可有效解决现有技术中无人机集群系统的全功能测试及故障处置能力测试的难题，实现对无人机集群系统进行面向任务的全流程仿真。本发明的测试装置在实验室环境下进行无人机集群系统的故障测试，弥补了大规模无人机集群难以通过实飞进行试验、测试、验收的不足，为无人机集群的研制、测试、试验、仿真提供一种技术手段，填补无人机集群系统故障测试领域的空白。
如图1所示，图1示出了本发明一实施例提供的用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置的架构示意图，本实施例的测试装置可包括：故障设置模块、地面站控制模块、无人机平台模块，对应无人机平台模块中每一个无人机的态势感知模块、协同决策模块和组网链路模块。
其中，无人机平台模块，借助于动力学模型建立多个无人机，以仿真无人机集群系统中每一无人机的运动过程；在本实施例中，可通过对单个无人机的动力学模块和运动控制进行仿真，进而实现采用纯软件的方式实现仿真每一个无人机。也就是说，针对不同的无人机平台，可基于动力学模型进行建模。无论是固定翼还是旋翼飞机，其动力学模型是很成熟的。针对具体的气动外形，对气动参数进行计算和修改，即可构建相应的单机运动模型。
对应每一个无人机的态势感知模块，用于仿真当前无人机感知环境信息的感知过程；例如，仿真模拟对应无人机对外部环境、异常目标、威胁态势等的感知信息。
对应每一个无人机的协同决策模块，用于仿真当前无人机协同控制算法和故障时自主决策的决策控制过程；该协同决策模块可用于对无人机集群的协同控制、自主决策、动态重构等功能进行仿真；同一个无人机的协同决策模块与态势感知模块、无人机平台模块中的无人机通信连接。
协同决策模块是无人机集群系统中管理和协同控制的中心，其可以根据获取的信息进行自主决策。基于分布式架构的无人机集群系统，其每架无人机上都带有自己的协同决策模块，因此其获取的信息分为四类：(a)本单机平台的经度、纬度、高度信息，(b)获得长机的经度、纬度、高度信息，(c)获得集群控制站的集群控制命令，如：编队队形、编队间距、集群发射间隔、集群协同攻击方式等，(d)获取态势感知模块发送的态势信息，如：障碍物信息、威胁感知等。根据获得的上述信息，协同决策模块自主计算编队控制指令，并发送给所属无人机，从而自主引导所属无人机按照集群期望的方式飞行。将上述获取信息、处理信息、协同决策并发送指令的过程采用C语言或C++语言实现，编译成一个可以独立运行的程序，即可构建协同决策模块。
对应每一个无人机的组网链路模块，用于仿真无人机集群系统中各无人机间的通信过程；即实现任意两个无人机之间的通信、地面控制站与无人机平台之间的通信。同一个无人机的组网链路模块、协同决策模块通信连接，所有无人机的组网链路模块均通信连接；本实施例中可可使用UDP通信方式即可构建多节点间的组网通信。
故障设置模块，用于向无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块发送对应的故障指令，以使各模块根据故障指令仿真对应的故障；也就是说，故障设置模块用于对无人机集群功能中可能出现的各种故障进行设置，进而使得无人机集群系统根据设置的故障信息模拟该故障。
地面站控制模块，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；其属于无人机集群系统的指挥控制终端。所述地面站控制模块通信连接每一组网链路模块；以及所述地面站控制模块还用于接收无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块在仿真过程中的回报信息(回报信息包括位置信息和飞行的状态信息)，分析所述回报信息以实现对无人机集群系统的故障测试。本实施例中提及的回报信息均可为包括位置信息和飞行的状态信息的信息。
无人机集群系统中各模块对相应的故障进行故障识别、故障隔离、应急处置，系统的响应和处置结果通过组网链路模块传输到地面控制站模块，地面控制站模块对接收的所有信息进行可视化的综合显示。测试人员通过观察无人机集群系统发送的信息，将地面控制站模块回传的响应结果和预期的响应结果进行比对，进而判断无人机集群系统是否正确识别并处置了故障。根据集群系统对不同类型故障的处置结果，可对集群系统的故障处理能力进行测试和评价，也可为集群系统故障处置能力的升级优化提供依据。
本实施例的测试装置包括了无人机集群系统的主要功能模块，对无人机集群系统的构成和功能仿真度较高。测试装置启动后，无人机平台模块、态势感知模块、协同决策模块、链路模块和地面站控制模块均开始运行。各模块自动模拟机上的控制、决策、感知、通信功能。集群指挥控制人员通过地面站控制模块可进行数据装订、起飞、发射、编队控制、协同攻击、回收等指令的发送，无人机集群系统将飞行数据信息发送给地面站控制模块，进行信息回报和显示。以此实现无人机集群系统的全过程仿真。
在实际应用中，为了更好的进行仿真测试，在布置测试装置时，将执行仿真所述地面站控制模块的设备与执行仿真无人机平台模块、态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块故障设置模块的设备设为两个独立的设备。
需要说明的是，在本实施例中，无人机平台模块中的每一个无人机是通过软件方式进行仿真的，无人机包括：GPS单元、惯导单元、飞行控制单元。也就是说，本实施例的测试装置中的无人机集群系统均是采用全数字方式构建。在其他实施例中，无人机平台模块可单独设置在一台设备中，其仿真无人机的过程可通过显示器进行显示，或者还可以设置无人机平台模块的操控界面，实现单独对无人机平台模块的操控。
在一种可能的实现方式中，图1中所示的地面站控制模块包括：集群地面站控制单元和组网链路单元(对应图1中的组网链路模块n+1)；
所述集群地面站控制单元，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；本实施例中的集群地面站控制单元用于通过显示屏显示无人机集群系统的实时状态，并显示控制过程。也就是说，本实施例中的集群地面站控制单元可以可视化显示接收的集群系统响应的信息，同时还可将信息保存，供在无人机集群仿真结束后对测试结果进行分析和评价。
所述组网链路单元，用于仿真所述集群地面站控制单元与每一个组网链路模块的通信过程。在本实施例中，组网链路单元是模拟地面站控制模块和空中无人机集群系统的通信，就是把地面站控制模块当做一个组网节点，所以它也需要一个通信模块；否则，无法接收到集群系统的信息。
本实施例的故障设置模块可包括：接收单元、解析单元、发送单元；其中，接收单元，接收用户输入的待仿真的故障指令；解析单元，根据所述待仿真的故障指令，获取故障信息匹配的执行模块；发送单元，将所述故障信息发送与该故障指令匹配的执行模块。
故障设置模块用于设置无人机集群在飞行中可能出现的各类故障，从而实现测试无人机集群系统是否能够正确处置故障，保证无人机集群系统飞行安全；同时可以通过测试结果改进可靠性和安全性设计，提高无人机集群系统可靠性和安全性。本实施例中集群功能的故障类型可包括：组网链路故障、导航故障、平台故障、态势感知故障等。组网链路故障包括：链路延时、链路中断、链路误码、数据丢失等。导航故障包括：GPS故障、惯导故障、位置误差偏大、姿态误差偏大等。
故障设置模块中可编写带有界面的程序，在界面上可选择/设置故障信息。实际应用中，在故障设置模块中还可预先设置有多种故障信息，以按照预测的顺序进行执行。
所述故障指令中的故障信息为无人机集群系统中集群功能对应的故障信息。本实施例中的故障信息可包括：与组网链路模块对应的链路完全中断、部分链路中断、通信延时故障；与态势感知模块对应的无感知、部分感知、错误感知故障；与无人机对应的GPS故障、惯导故障、GPS误差、惯导误差故障、飞机坠毁、飞机失控、飞机失去动力。
为了更好的理解本实施例中的故障仿真过程，结合图2所示的故障信息，对故障仿真进行说明。
(1)组网链路故障仿真
当需要进行指定无人机的组网链路故障仿真时，在故障设置模块中选择一个以上的组网链路异常的故障指令，进而故障设置模块根据故障指令确定对应的组网链路模块，将故障信息发送该组网链路模块，组网链路模块接收故障信息之后执行对应的故障信息，对应的组网链路模块可以中断无人机集群中的全部通信、部分通信或者增加通信延时，进而为无人机集群系统引入通信异常故障。
由此，通过无人机集群系统和地面站控制模块的交互，实现仿真测试无人机集群系统对通信异常的处置能力以及无人机集群系统在通信异常时的工作状态即故障处置能力。
若故障信息是链路延时，则对应的组网链路模块中的数据发送增加相应的发送延时，用于模拟链路延时故障。
若故障信息是链路中断，则对应的组网链路模块中断数据发送。
若故障信息是链路误码，则对应的组网链路模块随机更改若干发送数据。
若故障信息是数据丢失，则对应的组网链路模块随机删除若干完整的通信数据帧。
在本实施例中，每一个组网链路模块具有自主决策和自主处理功能，在接收到故障信息后，自主执行该故障信息，如中断全部通信、部分通信或者增加通信延时等自主处理。
(2)态势感知故障仿真
当需要进行态势感知故障仿真时，在故障设置模块中选择一个以上的态势感知异常状态的故障指令，进而故障设置模块根据故障指令确定对应的态势感知模块，将故障信息发送对应的态势感知模块。
态势感知模块在接收到故障信息之后执行对应的态势感知异常状态，如无感知、部分感知或者错误感知等，进而为无人机集群系统引入感知故障，仿真测试无人机集群系统在感知功能出现异常时是否能够正常工作。
在本实施例中，每一个态势感知模块具有自主决策和自主处理功能，在接收到故障信息后，自主执行该故障信息。
(3)导航故障仿真
当需要进行无人机故障仿真时，在故障设置模块中选择一个以上的导航故障的故障指令，进而故障设置模块根据故障指令确定无人机平台模块中对应的无人机，将故障信息发送对应的无人机，以使无人机基于故障信息自主执行对应的故障，如GPS故障、惯导故障或导航误差等。
若故障信息为GPS故障，则无人机平台模块将对应的无人机位置输入中断；
若故障信息为惯导故障，则无人机平台模块将对应的无人机姿态输入中断；
若故障信息为误差偏大，则无人机平台模块将对应无人机的位置或者姿态随机增加一定的误差。
由此，可为无人机集群系统引入导航异常，仿真测试无人机集群系统中部分无人机出现导航异常时，无人机集群系统是否还能正常工作。
本实施例的无人机为软件方式实现的，其具有自主决策和自主处理功能，在收到故障信息时可以执行对应的故障。
(4)无人机平台的故障仿真
借助于故障设置模块设置无人机集群中某架飞机或者某些飞机坠毁、失控、失联、失去动力等故障，进而故障设置模块将对应故障信息传输至对应的无人机，使得无人机执行该故障信息，由此，可仿真测试无人机集群系统中出现部分战损时，无人机集群系统是否还能正常工作。
(5)多故障共发仿真
在本实施例的测试装置中，可通过故障设置模块同时设置不同类型的故障，为无人机集群系统引入共发故障，仿真测试无人机集群系统的可靠性和安全性。
本实施例的故障设置模块中对感知、平台、通信等模块均进行了故障模拟，能够全面地模拟集群系统的故障类型和故障级别，能够真实反映无人机集群系统的故障情况。
当然，还可以通过故障设置模块实现对故障的分级测试，实现在实验室环境下对无人机集群在正常状态和故障状态下的行为进行推演，为集群实际作战应用提供指挥决策依据。
如图3所示，图3示出了本发明一实施例提供的用于对无人机集群功能仿真测试的测试方法的流程示意图，本实施例的测试方法可包括下述的步骤：
S1、启动测试装置，地面站控制模块按照预设的集群控制策略与无人机集群系统中各模块交互，并获取各模块发送的回报信息以实现无人机集群系统的测试仿真；
S2、故障设置模块接收用户触发的至少一个故障指令，所述无人机集群系统的至少一个模块根据所述故障指令仿真与故障指令对应的故障；
S3、所述地面站控制模块获取存在故障的无人机中各模块发送的回报信息，该回报信息可包括位置信息和飞行的状态信息；
S4、所述地面站控制模块根据所述回报信息中的位置信息和飞行状态信息，获取无人机集群系统的故障处置信息；判断该故障处置信息与预设的故障处理策略是否匹配。
在实际应用中，方法还包括：所述地面站控制模块在确定故障处置信息与预设的故障处理策略不匹配时，则确定当前无人机集群系统的该故障处置功能未通过仿真测试，同时可确定当前无人机集群系统的集群功能未通过仿真测试；
且所述地面站控制模块在仿真测试完成后，将不匹配的故障处置信息显示或发送用户终端。
另外，在可能的实现方式中，上述步骤S3之后，所述S4之前，方法还包括：
S3a、所述地面站控制模块接收用户输入的故障干预信息，并依据故障干预信息与所述无人机集群系统中各模块交互；
相应地，所述S4包括：
所述地面站控制模块依据实时获取的无人机集群系统中各模块发送的包括位置信息和飞行状态信息的回报信息，获取无人机集群系统的故障处置信息；
所述回报信息包括：人为故障干预时无人机集群系统中各模块自主处置后发送的位置信息和飞行状态信息。
本实施例中以无人机集群编队飞行时通信延时故障为例说明无人机集群系统的使用方式和工作过程：
第一、无人机集群系统启动，开始运行
第二、无人机集群系统按照正常的飞行流程，起飞，并保持三角形编队飞行；
第三、在飞行过程中，在故障设置模块软件的界面上选择“通信延时”选项，故障设置模块将这一故障信息发送到对应的组网链路模块；
第四、对应的组网链路模块收到通信延时的故障信息时，在自身正常的通信周期上(如80ms)增加延时时长(如80ms)，这样该组网链路模块数接收和发送的速度都会变为原来的一半。
第五、当组网链路数据通信周期变慢，无人机集群系统中各无人机获取其他无人机信息的实时性变差，必然会导致三角形编队队形保持变差，根据地面站控制模块记录的数据和显示的飞行状态，可分析集群系统编队功能对链路实时性的要求以及对延时的容忍程度。
第六、进一步地，通过故障设置模块输入通信部分中断(如指定集群中的某几架飞机通信中断)的故障指令，故障设置模块将通信终端的故障信息发送到对应的组网链路模块；该些组网链路模块中断通信，则存在部分飞机无法收到其他飞机的飞行信息和地面站控制模块的控制指令，集群系统可能会完全无法保持队形。
此时，通信中断的无人机的协同决策模块在实时监测通信状态，当检测到本机的通信中断，则会控制该架无人机脱离编队或执行其他预设好的处置措施。
地面站控制模块会观察到集群系统在各种故障下的飞行响应过程，根据响应结果对集群在通信延时或者部分通信中断时的处置进行分析和判断，并可对集群系统提出优化建议和评价结果。
本实施例的方法针对的是全数字的无人机集群系统的仿真环境，用于无人机集群系统的飞行过程仿真，能够充分验证集群系统的各类功能和性能，解决无人机集群系统无法进行大量实飞试验的难题。
本实施例的方法能够对典型的集群故障进行模拟，充分验证无人机集群在系统发生故障时的处置能力和故障状态下的安全工作能力，解决了无人机集群系统无法通过实飞测试故障处置能力的难题，能极大地提升系统的可靠性，降低研制风险和实飞风险。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (8)
1.一种用于对无人机集群系统故障仿真测试的测试装置，其特征在于，包括：
无人机平台模块，借助于动力学模型建立多个无人机，以仿真无人机集群系统中每一无人机的运动控制过程；
对应每一个无人机的态势感知模块，用于仿真当前无人机感知环境信息的感知过程；
对应每一个无人机的协同决策模块，用于仿真当前无人机协同控制和故障时自主决策的决策控制过程；同一个无人机的协同决策模块与态势感知模块、无人机平台模块中的无人机通信连接；
对应每一个无人机的组网链路模块，用于仿真无人机集群系统中各无人机间的通信过程；同一个无人机的组网链路模块、协同决策模块通信连接，所有无人机的组网链路模块均通信连接；
故障设置模块，用于向无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块发送对应的故障指令，以使各模块根据故障指令仿真对应的故障；
地面站控制模块，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；所述地面站控制模块通信连接每一组网链路模块；以及所述地面站控制模块还用于接收无人机平台模块中每一个无人机及其对应的态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块在仿真过程中的回报信息，分析所述回报信息以实现对无人机集群系统的故障测试。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，执行仿真所述地面站控制模块的设备与执行仿真无人机平台模块、态势感知模块、协同决策模块、组网链路模块故障设置模块的设备为两个独立的设备。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述地面站控制模块包括：集群地面站控制单元和组网链路单元；
所述集群地面站控制单元，用于仿真无人机集群系统中地面站的控制过程；
所述组网链路单元，用于仿真所述集群地面站控制单元与每一个组网链路模块的通信过程。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述故障设置模块包括：
接收单元，接收用户输入的待仿真的故障指令；
解析单元，根据所述待仿真的故障指令，获取故障信息匹配的执行模块；
发送单元，将所述故障信息发送与该故障指令匹配的执行模块；
所述故障指令中的故障信息为无人机集群系统中集群功能对应的故障信息；
所述故障信息包括：与组网链路模块对应的链路完全中断、部分链路中断、通信延时故障；与态势感知模块对应的无感知、部分感知、错误感知故障；与无人机对应的GPS故障、惯导故障、GPS误差、惯导误差故障、飞机坠毁、飞机失控和飞机失去动力。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，
所述无人机平台模块中的每一个无人机是通过软件方式进行仿真的，无人机包括：GPS单元、惯导单元、飞行控制单元。
6.一种基于权利要求1至5任一所述的测试装置的测试方法，其特征在于，包括：
S1、启动测试装置，地面站控制模块按照预设的集群控制策略与无人机集群系统中各模块交互，并获取各模块发送的回报信息以实现无人机集群系统的仿真测试；
S2、故障设置模块接收用户触发的至少一个故障指令，所述无人机集群系统的至少一个模块根据所述故障指令仿真与故障指令对应的故障；
S3、所述地面站控制模块获取存在故障的无人机集群系统中各模块发送的回报信息；
S4、所述地面站控制模块根据所述回报信息，获取无人机集群系统的故障处置信息；判断该故障处置信息与预设的故障处理策略是否匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
S5，所述地面站控制模块在确定故障处置信息与预设的故障处理策略不匹配时，则确定当前无人机集群系统中该故障处理功能未通过仿真测试；
且所述地面站控制模块在仿真测试完成后，将不匹配的故障处置信息显示或发送用户终端。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述S3之后，所述S4之前，方法还包括：
S3a、所述地面站控制模块接收用户输入的故障干预信息，并依据故障干预信息与所述无人机集群系统中各模块交互；
相应地，所述S4包括：
所述地面站控制模块依据实时获取的无人机集群系统中各模块发送的回报信息，获取无人机集群系统的故障处置信息；在测试结束之后，判断该故障处置信息与预设的故障处理策略是否匹配；
所述回报信息包括：人为故障干预时无人机集群系统中各模块自主处置后发送的位置信息和飞行状态。
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