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2024-05-25 07:05

無(wú)人機應用仿真培訓系統解決方案

一、背景介紹
近年來(lái)隨著(zhù)無(wú)人機廣泛應用,由于操作人員訓練不到位、操作水平參差不齊。各類(lèi)失控擾航、墜機等飛行事故時(shí)有發(fā)生,對公共安全造成極大威脅。
本項目以半實(shí)物仿真技術(shù)、仿真建模技術(shù)、人工智能技術(shù)和虛擬現實(shí)技術(shù)為基礎,通過(guò)對多旋翼無(wú)人機仿真要素進(jìn)行精細化建模,模擬無(wú)人機真實(shí)應用場(chǎng)景,為無(wú)人機訓練和操作技巧提供有效的仿真手段。有效解決傳統訓練中真機設備不足、以及場(chǎng)地限制、真機磨損、真機操作安全事故等問(wèn)題。

二、系統簡(jiǎn)介

無(wú)人機應用仿真培訓系統使用全新的3A級3D引擎進(jìn)行場(chǎng)景還原,打造逼真的應用場(chǎng)景,基于先進(jìn)的物理仿真引擎還原無(wú)人機的飛行特性,實(shí)現與真實(shí)無(wú)人機相同的操作感受?商岣呷∽C通過(guò)率,同時(shí)供取得證書(shū)的新手操作人員反復練習使用,訓練操作人員飛行技能、緊急情況應對、無(wú)人機組裝及維護以及不同科目演練,在本系統訓練合格后,操作人員能夠熟練掌握操作要點(diǎn)、緊急情況應對技巧以及無(wú)人機組裝維護技能。極大的減少操作人員由于經(jīng)驗不足造成的經(jīng)濟損失甚至是人員受傷,為后續真機飛行提供有力保障。

三、系統特色

(一)逼真的場(chǎng)景
系統使用3A級3D引擎UE4打造逼真訓練場(chǎng)景。營(yíng)造出逼真的作業(yè)環(huán)境,打造沉浸式飛行體驗。
(二)真實(shí)的操控
本設備集成先進(jìn)的自動(dòng)駕駛仿真引擎AirSim模擬無(wú)人機飛行特性,并采用真實(shí)無(wú)人機遙控器與飛控進(jìn)行控制,與飛手操作真實(shí)無(wú)人機的感覺(jué)相同,系統目前涵蓋了四軸飛行器、六軸飛行器等常用機型。
(三)豐富的功能
1.訓練模式:結合具體任務(wù),逐步引導受訓員工完成任務(wù),并在飛行過(guò)程中提示要點(diǎn)與注意事項;
2.考核模式:模擬實(shí)際巡線(xiàn)作業(yè)流程,考核學(xué)員巡線(xiàn)技能及對相關(guān)規定的理解程度,并對其飛行技能進(jìn)行評分。
3.基礎飛行:根據民航局無(wú)人機執照取證要求,設計了單通道懸停、多通道懸停、多通道飛行訓練等飛行技能。
4.應急處理:針對動(dòng)力缺失、信號干擾等多種情況進(jìn)行了操作模擬,讓學(xué)員積累更多實(shí)踐經(jīng)驗。
5.飛行視角切換:提供飛手視角、圖傳視角、跟隨視角,創(chuàng )造沉浸式飛行體驗。
飛行視角飛行視角 飛行視角
 
(四)豐富的模塊
1. 無(wú)人機飛行訓練模塊
無(wú)人機飛行訓練模塊

無(wú)人機飛行訓練模塊
無(wú)人機飛行訓練模塊包含多機型仿真飛行訓練功能,包含直升機,多旋翼等 3 種以上機型,場(chǎng)景可定制更換,無(wú)人機飛行有聲音提醒,場(chǎng)景內有無(wú)人機電子圍欄,飛機飛出指定區域撞毀,可以一鍵重置飛行,功能設計駕駛員和機長(cháng)考試模式,飛機可實(shí)現 GPS 和姿態(tài)兩種模式飛行,考核模式結束可查看詳細分數,軟件包含定點(diǎn)自旋 360°考核和水平八字考核,符合民航局考試要求。
2.無(wú)人機應急救援模塊
無(wú)人機應急救援模塊
無(wú)人機應急救援模塊至少包含三種多旋翼救援機型,三種不同場(chǎng)景,匹配救援環(huán)境,應急救援模塊的主要功能是對樓宇、森林、倉庫等場(chǎng)所的火災進(jìn)行模擬救援,可根據火災類(lèi)型、火勢選用不同的無(wú)人機及滅火裝備(消防水管、滅火彈、滅火球、干粉滅火器)進(jìn)行救援。
3. 無(wú)人機農林植保模塊
無(wú)人機農林植保模塊
無(wú)人機農林質(zhì)保植保模塊提供模擬無(wú)人植保機自主規劃線(xiàn)路,添加藥物,調節行間距,作業(yè)高度等,提供三種機型,三種場(chǎng)景自主切換,提供自主規劃,手動(dòng)規劃和 AB 點(diǎn)植保模式,匹配不同藥物,不同農作物,噴霧效果會(huì )根據風(fēng)向自動(dòng)調節,無(wú)人機撞入農田會(huì )銷(xiāo)毀,當電量耗盡或則藥水耗盡,無(wú)人機會(huì )自動(dòng)返航。
4. 無(wú)人機電力巡檢模塊
無(wú)人機電力巡檢模塊
無(wú)人機電力巡檢模塊包含三種多旋翼巡檢機型,三種不同場(chǎng)景,匹配多種不同等級的電力桿塔,無(wú)人機防撞預警,場(chǎng)景內的樹(shù)木桿塔撞到會(huì )損毀無(wú)人機,新手引導模式教授學(xué)員如何到達指定位置進(jìn)行按鍵拍照,考核模式根據學(xué)員的拍照識別情況打分,有 GPS 和姿態(tài)兩種模式飛行。
 
5. 無(wú)人機物流配送模塊
無(wú)人機物流配送模塊
無(wú)人機物流配送模塊至少包含三種多旋翼機型,三種不同場(chǎng)景仿真配送練習,軟件可實(shí)現無(wú)人機、場(chǎng)景自由組合,物流配送流程模擬訓練、可自動(dòng)規劃路徑進(jìn)行物流配送,可實(shí)現小地圖顯示配送路徑、保存及查看歷史配送記錄,查看無(wú)人機速度、高度、位置、地形場(chǎng)景名稱(chēng)、航向角等飛行信息。
6. 無(wú)人機裝配教學(xué)模塊
無(wú)人機裝配教學(xué)模塊
無(wú)人機裝配教學(xué)模塊包含固定翼無(wú)人機、多旋翼無(wú)人機以及無(wú)人直升機的裝配教學(xué)演示與裝配訓練,能夠進(jìn)行裝配環(huán)節測試,并進(jìn)行實(shí)時(shí)打分,生成測試分數,并能對扣分環(huán)節進(jìn)行解釋。

四、系統參數

序號 模塊 項目 技術(shù)參數
1 飛行
訓練
場(chǎng)地類(lèi)型 可選學(xué)校、城市場(chǎng)景,場(chǎng)景內有八字飛行引導軌跡線(xiàn)和雪糕筒。
可選機型 支持八旋翼無(wú)人機、行業(yè)應用無(wú)人機、直升機、農業(yè)植保無(wú)人機、垂起固定翼機型。
練習模式 支持訓練和考核兩種練習模式,在訓練模式下可單獨進(jìn)行無(wú)人機360°自旋和八字飛行科目的飛行,可通過(guò)小地圖查看飛行軌跡,同時(shí)給出實(shí)時(shí)評分以及高度、水平、速度、角度誤差,飛行結束可查看綜合評分?己四J较,可模擬民航局無(wú)人機執照考試流程,可在3次機會(huì )下依次完成360°自旋和八字飛行科目,考核結束將給出評分和是否通過(guò)評定。
考評參數 可自定義考核難度,實(shí)現不同難度的訓練。自定義參數包括最大高度誤差、最大水平誤差、最低和最高飛行速度、最大方向誤差。
2 應急
救援
救援場(chǎng)景 支持城市場(chǎng)景、工廠(chǎng)場(chǎng)景、山林場(chǎng)景,每個(gè)場(chǎng)景下均提供不同位置的起火點(diǎn)。
滅火負載 無(wú)人機可以搭載滅火彈、干粉、水槍負載,對起火點(diǎn)實(shí)施空中滅火,不同場(chǎng)景和負載可以任意進(jìn)行組合。
救援模擬 支持小地圖引導無(wú)人機前往救援點(diǎn),同時(shí)顯示當前火勢、以及滅火進(jìn)度。到達起火點(diǎn)上方,可以手動(dòng)觸發(fā)不同負載的滅火功能。滅火彈發(fā)射后若擊中著(zhù)火點(diǎn),可逐漸減弱火勢。干粉和水槍滅火負載則需要對準起火點(diǎn)持續噴灑,直至火勢熄滅。
負載參數 在救援過(guò)程中,可對不同滅火負載的設備參數進(jìn)行調整。支持調節滅火彈發(fā)射的壓力大小,實(shí)現滅火彈發(fā)射速度的調整。干粉和水槍支持噴射壓力大小調節,實(shí)現不同距離的噴灑。
可選機型 支持多旋翼、直升機、垂起固定翼。
3 農業(yè)
植保
作業(yè)模式 提供植保無(wú)人機手動(dòng)作業(yè)、AB點(diǎn)作業(yè)、航線(xiàn)規劃三種噴灑飛行模式的仿真模擬。
手動(dòng)噴灑 可手動(dòng)控制無(wú)人機對目標地塊進(jìn)行噴灑作業(yè),支持一鍵開(kāi)啟和關(guān)閉噴灑系統;
AB點(diǎn)噴灑 支持操控無(wú)人機進(jìn)行場(chǎng)地A點(diǎn)、B點(diǎn)標定,標定完成后前后推桿無(wú)人機自動(dòng)鎖定沿AB線(xiàn)段朝向飛行,左右撥桿可按設定的行間距自動(dòng)換行;
自主航線(xiàn)規劃 可添加和移除地塊邊界點(diǎn),自動(dòng)按照噴灑參數生成弓字型作業(yè)飛行航線(xiàn);
可設定噴灑流速、水平噴幅、航線(xiàn)角度、飛行高度、飛行速度參數,自動(dòng)生成滿(mǎn)足要求的植保飛行航線(xiàn)。
可顯示任務(wù)詳情,動(dòng)態(tài)更新當前航線(xiàn)計算出的作業(yè)面積、航線(xiàn)長(cháng)度、預計飛行航時(shí)、以及預估的藥量;
斷點(diǎn)續噴 支持模擬斷藥斷電返航后的斷點(diǎn)續噴功能。
換藥換電 支持模擬植保無(wú)人機換電、換藥邏輯。
飛行儀表 顯示飛行速度、模式、藥量、電量、高度、噴速、已噴灑面積;能夠模擬和現實(shí)植保無(wú)人機前后視角圖像;
4 電力
巡檢
桿塔類(lèi)型 支持220kv單回路直線(xiàn)塔、220kv雙回路直線(xiàn)塔、500kv單回路耐張塔、500kv雙回路耐張塔。
引導巡檢 可按《電力行業(yè)無(wú)人機巡檢作業(yè)人員培訓考核規范》(T/CEC 193-2018)規范,引導操控無(wú)人機對桿塔本體及部件進(jìn)行巡檢拍照。每個(gè)步驟可顯示該部件的名稱(chēng)、拍攝角度要求、位置要求,并可實(shí)時(shí)更新當前拍攝的覆蓋率水平及巡檢進(jìn)度,并最終給出評價(jià)總分。
仿真界面 支持模擬DJI M300 RTK使用界面,可顯示飛行信息,包括飛行模式、電量等。使用界面支持觸發(fā)降落、返航、拍照等功能。
態(tài)勢感知 支持模擬DJI M300 RTK態(tài)勢感知功能,可實(shí)時(shí)顯示飛行器周?chē)系K物的分布及距離。
5 物流
配送
配送場(chǎng)景 支持快遞、外賣(mài)、醫藥無(wú)人機配送場(chǎng)景
可選機型 支持八旋翼、直升機、垂起固定翼。
航線(xiàn)規劃 支持手動(dòng)添加航點(diǎn),可以設置飛行高度及速度。
配送信息 可查看配送訂單信息,包括訂單編號、配送內容、目的地、預計飛行時(shí)間。
歷史訂單 可查看歷史配送訂單
自動(dòng)飛行 支持無(wú)人機按預設航點(diǎn)執行自動(dòng)配送任務(wù),也可手動(dòng)操控無(wú)人機沿預設航線(xiàn)進(jìn)行飛行配送。
6 組裝
調試
可選機型 支持四旋翼、直升機、垂起固定翼的拆裝。
零件認知 可對飛機進(jìn)行零件拆解,并對每個(gè)零件的名稱(chēng)、作用進(jìn)行學(xué)習。
飛機組裝 可按步驟對飛機零件進(jìn)行拖動(dòng)組裝無(wú)人機,可對組裝過(guò)程進(jìn)行評分,當組裝出錯可提示原因。
PID調試 可通過(guò)曲線(xiàn)實(shí)時(shí)顯示飛機橫滾、升降、油門(mén)、方向的響應情況,并可單獨調整每個(gè)軸的P/I/D參數,使飛機操作手感發(fā)生變化。
風(fēng)力模擬 可設置八個(gè)不同方位的風(fēng)力,驗證飛機PID的調試性能。
特殊工況 可模擬電機停轉、IMU震動(dòng)過(guò)大的情況,驗證飛機性能。
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