[发明专利]一种无人机虚拟试验方法

说明书

本发明公开了一种无人机虚拟试验方法，该系统方法为由首先输入变量，选择虚拟模块中的试验设计方法中的拉丁超立方设计，开始虚拟试验计算，最后进行预测建模，解决了外场试验的弊端，漫长的研发时间、巨大的经费开销和获得数据困难等现实困难，通过建立虚拟的自然环境或试验环境、场景和试验手段，并建立相应的数学模型。

技术领域

本发明属于虚拟仿真领域，具体而言，涉及一种无人机虚拟试验方法。

背景技术

现代社会对无人机综合性能的要求日益提高，无人机在日常生活和尖端科技领域中都得到了广泛的应用，也取得了良好的效果。

但是，随着未来社会城市中无人机飞行环境的日趋复杂，天气环境的日趋恶劣，保持无人机的精确性和稳定性，其研发、测试、试验费用巨大，试验模式如果单纯依靠外场试验则遇到巨大的困难和挑战，一方面如果各种工况都在外场试验，会面对难以承受的时间和经费开销，另一方面，各种工况外场试验获得数据十分困难，即难以得到重要边界数据。现有的虚拟试验技术又存在众多技术问题，例如对计算机的性能和数量要求较高，占用计算机资源较多，需要长时间计算，无法迅速得出结论；无法快速准确的建立无人机试验中输入变量与最终需要的结果值对应关系等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种无人机虚拟试验方法，所述流程步骤如下：

(1)输入变量：分别将无人机设计尺寸变量、无人机随机环境变量和无人机控制建模过程中的变量输送至虚拟试验模块中；

(2)选择虚拟模块中的试验设计方法中的拉丁超立方设计，在采样空间中选择关注点，分别再每个变量的N个等间隔中随机选取一个不重复的间隔，按均匀分布随机产生一个样本点，循环N次，得到N个水平间隔样本点；

(3)开始虚拟试验计算，通过在工作站建模，服务器计算，计算机处理结果，载入生成的试验设计方案，使用建模工具建立有限元无人机数字化和目标虚拟样机，并载入无人机数字化模型、目标数字化样机和空气模型模型，将参数值变为试验设计方案值，通过仿真计算，得到结果值；

(4)进行预测建模，将步骤(3)中的虚拟试验计算得到的与试验设计方案对应的结果值，通过预测建模方法多项式响应面方法实现试验设计空间中离散样本点构造整个设计空间上输入输出特性的逼近，建立变量与结果值的模型关系；

(5)当步骤(4)中的模型建立后，在步骤(1)变量的可选择范围中选取参数，通过所述步骤(4)中建立的模型关系得到对应值。

进一步方案，

所述步骤(1)中的变量符合正态分布。

进一步方案，

所述步骤(3)中的仿真软件为LS-DYNA，通过进行碰撞有限元仿真分析、设置、材料、初始速度参数求解，对试验设计方案中的每个变量进行数值模拟计算，取得试验设计方案中的变量与真实物理试验等价的计算结果。

进一步方案，

步骤(4)中的预测建模方法还可以使用径向基函数方法或者向量回归中的一种。

采用上述技术方案的有益效果是：

(1)本发明通过建立一种高效、可靠、实用的无人机虚拟试验方法，从而实现通过数字化样机开展无人机虚拟试验，及时发现无人机设计的缺陷与潜在问题，及时并且迅速修正设计和选择最优方案；

(2)本发明实现各种虚拟试验环境，使得各种试验项目如同在真实环境中进行，并取得与真实物理试验等价或相近的试验效果，实现最大限度地保证无人机产品的设计质量和可靠性，从而大大减少无人机物理样机制造数量及外场试验费用，缩短研制周期，提高产品质量，具有广泛的应用前景。

附图说明