一种无人机控制器测试方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及测试技术领域，尤其涉及一种无人机控制器测试方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着无人机技术的发展和控制系统的逐渐成熟，为了增强无人机在动态飞行环境下的飞行稳定性，新的无人机控制器应运而生，为了使控制器控制无人机飞行时能够保证无人机的安全性和准确性，需要对新的无人机控制器进行测试。
3.在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：新的无人机控制器具有较大的不可预见性，直接使用新的无人机控制器作为无人机的控制器控制无人机飞行，具有较大的不可预见性，存在安全性差等问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种无人机控制器测试方法、装置、设备及存储介质，以实现提高无人机控制器测试时的安全性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种无人机控制器测试方法，包括：
6.获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；
7.若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；
8.根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
9.第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机控制器测试装置，包括：
10.飞行能力判断模块，用于获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；
11.飞行动作测试模块，用于若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；
12.测试结果确定模块，用于根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
13.第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，设备包括：
14.一个或多个处理器；
15.存储装置，用于存储一个或多个程序；
16.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本发
明任意实施例所提供的无人机控制器测试方法。
17.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的无人机控制器测试方法。
18.本发明实施例通过获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力，将参照控制器作为无人机的控制器进行飞行测试，结合测试数据与待测试控制器根据设定动作输出的控制数据判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果，在判定待测试控制器具备闭环飞行能力时再将待测试控制器作为无人机的控制器进行飞行测试，提高了无人机控制器测试的安全性。
附图说明
19.图1是本发明实施例一所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图；
20.图2是本发明实施例二所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图；
21.图3a是本发明实施例三所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图；
22.图3b是本发明实施例三所提供的一种无人机控制器测试系统的示意图；
23.图4是本发明实施例四所提供的一种无人机控制器测试装置的结构示意图；
24.图5是本发明实施例五所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
26.实施例一
27.图1是本发明实施例一所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图。本实施例可适用于对无人机控制器进行测试时的情形，尤其适用于对强化学习控制器进行测试时的情形。该方法可以由无人机控制器测试装置执行，该无人机控制器测试装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如，该无人机控制器测试装置可配置于计算机设备中。如图1所示，所述方法包括：
28.s110、获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力。
29.在本实施例中，为了保证无人机控制器测试时的安全性，在将待测试无人机控制器作为无人机的控制机对无人机进行闭环控制进行实际飞行测试之前，先测试待测试无人机是否具备闭环飞行能力。待测试无人机具备闭环飞行能力是指待测试无人机能够作为无人机的控制器实际控制无人机飞行，且稳定性在一定范围内。
30.可选的，在测试待测试控制器是否具备闭环飞行能力时，预先在无人机中设置待测试控制器和第一参照控制器，并将第一参照控制器作为无人机的控制器。在进行闭环飞行能力测试时，将指示无人机执行第一设定测试动作的第一飞行测试指令发送至待测试控制器和第一参照控制器，接收待测试控制器和第一参照控制器输出相应的控制信息，并将第一参照控制器输出的控制信息作为无人机飞行器的控制信息，控制无人机飞行。在闭环飞行能力测试完成后，获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，基于第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试无人机是否具备闭环飞行能力。其中，第一飞行参照信息可以为无人机执行第一设定测试动作时的相关测试信息，如测试指令、无人机的实际飞行速度、飞行距离等信息，用于评估无人机在第一参照控制器控制下飞行测试的稳定性或第一参照控制器的控制精度。控制测试信息可以为待测试控制器根据接收到的第一飞行测试指令输出的控制信息。第一参照控制器可以为具备闭环飞行能力的控制器，如现有的传统控制器。
31.可选的，第一设定测试动作可以为预先设置的，用于测试待测试控制器是否具备闭环飞行能力的测试动作，如北向飞行500米等。
32.s120、若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息。
33.在本实施例中，当待测试控制器具备闭环飞行能力后，可以使用第二参照控制器和待测试控制器分别作为无人机的控制器，控制无人机进行第二飞行测试，以第二参照控制器控制无人机飞行时产生的测试数据作为参考，对待测试控制器控制无人机飞行时产生的测试数据进行评估。其中，第二飞行参照信息可以为在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的相关测试信息，如无人机的实际飞行速度、飞行距离等信息。飞行测试信息可以为在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的相关测试信息，如无人机的实际飞行速度、飞行距离等信息。第二飞行参照信息和飞行测试信息中的具体测试参数可以根据第二飞行测试的实际测试需求设置，在此不做限定。第二参照控制器和第一参照控制器可以为相同的控制器，也可以为不同的控制器。
34.可选的，在对待测试控制器的控制能力进行实际测试时，可以使用现有的无人机控制器测试方式进行控制，即先将待测试控制器设置于无人机中，将其作为无人机控制器执行第二飞行测试，再将第二参照控制器设置于无人机中，将第二参照控制器作为无人机控制器执行第二飞行测试。但是仅在无人机中单独设置待测试控制器或参照控制器，会导致待测试控制器控制无人机飞行与第二参照控制器控制无人机飞行之间的时间间隔不定，由此导致分别将待测试控制器与第二参照控制器作为无人机控制器进行第二飞行测试时的测试环境或飞行器自身状态有较大差异，使得待测试控制器的测试结果不准确。在本实施例中，可以将待测试控制器与第二参照控制器均设置于无人机中，通过软件切换待测试控制器与第二参照控制器分别作为无人机控制器进行第二飞行测试。
35.一个实施例中，无人机中集成有第二参照控制器和待测试控制器；获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息，包括：根据测试需求确定第二设
定测试动作以及测试参数；将第二参照控制器作为无人机的控制器，获取无人机执行第二设定测试动作时测试参数对应的信息作为第二飞行参照信息；将待测试控制器作为无人机飞行的控制器，获取无人机执行第二设定测试动作时测试参数对应的信息作为飞行测试信息。其中，测试参数用于指示飞行测试时需要获取的具体测试数据，如实际飞行方向、实际飞行距离、实际航向角等参数。可选的，可以预先设定测试需求与测试动作、信息参数之间的对应关系表，在对待测试控制器进行测试时，从对应关系表中获取与测试需求对应的测试动作作为第二设定测试动作，获取与测试需求对应的信息参数作为测试参数，然后分别将待测试控制器和第二参照控制器作为无人机控制器进行第二设定测试动作的飞行测试，将第二参照控制器控制无人机飞行时测试参数对应的测试数据作为第二飞行参照信息，将待测试控制器控制无人机飞行时测试参数对应的测试数据作为飞行测试信息。在无人机中集成第二参照控制器和待测试控制器，通过软件切换第二参照控制器和待测试控制器分别作为无人机控制器，保证了待测试控制器与第二参照控制器分别作为无人机控制器进行第二飞行测试时飞行环境和飞行器自身状态的一致性，进而保证了待测试控制器的测试准确性。
36.s130、根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
37.在本实施例中，可以根据测试需求确定第二飞行测试需要计算的飞行测试性能指标，根据第二飞行参照信息计算第二参照控制器的飞行测试性能指标作为参照性能指标，根据飞行测试信息计算待测试控制器的飞行测试性能指标作为测试性能指标，将测试性能指标与参照性能指标进行对比生成测试结果并输出。
38.本发明实施例通过获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力，将参照控制器作为无人机的控制器进行飞行测试，结合测试数据与待测试控制器根据设定动作输出的控制数据判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果，在判定待测试控制器具备闭环飞行能力时再将待测试控制器作为无人机的控制器进行测试，提高了无人机控制器测试的安全性。
39.实施例二
40.图2是本发明实施例二所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，将判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力进行了进一步具体化。如图2所示，所述方法包括：
41.s210、将第一参照控制器作为无人机的控制器，获取无人机执行第一设定测试动作时的参照执行信息、第一设定测试动作对应的期望飞行信息、第一参照控制器输出的参照控制信息和待测试控制器输出的控制测试信息。
42.在本实施例中，无人机中集成有第一参照控制器和待测试控制器，均接收测试指令，并输出相应的控制信息。在测试待测试控制器是否具备闭环飞行能力时，将第一参照控制器作为无人机的控制器，通过第一参照控制器根据测试指令输出的控制信息控制无人机
执行第一设定测试动作，并在测试完成后，获取第一飞行参照信息和控制测试信息。
43.在本实施例中，第一飞行参照信息具体包括参照执行信息、期望飞行信息和参照控制信息。参照执行信息用于表示无人机执行第一设定测试动作时的实际执行信息，如实际北向飞行501米。期望飞行信息用于表示第一设定测试动作对应的指令信息，如指示北向飞行500米。参照控制信息为第一参照控制器根据接收到的第一飞行测试指令输出的控制信息。
44.s220、根据参照执行信息和期望飞行信息，确定第一参照控制器的参照控制精度。
45.在本实施例中，获取第一飞行参照信息后，根据第一飞行参照信息中的参照执行信息和期望飞行信息确定第一参照控制器的参照控制精度，将其作为待测试控制器控制精度的计算参数之一，评估待测试控制器的闭环飞行能力。其中，参照控制精度用于表示第一参照控制器的控制性能(如控制稳定性)。
46.在本发明的一种实施方式中，参照执行信息包括主动力参照速度、俯仰参照角速度、滚转参照角速度和航向参照角速度；期望飞行信息包括主动力期望速度、俯仰期望角速度、滚转期望角速度和航向期望角速度；参照控制精度包括主动力通道控制参照精度、俯仰通道控制参照精度、滚转通道控制参照精度和航向通道控制参照精度；根据参照执行信息和期望飞行信息，确定第一参照控制器的参照控制精度，包括：根据主动力参照速度和主动力期望速度，确定主动力通道控制参照精度；根据俯仰参照角速度和俯仰期望角速度，确定俯仰通道控制参照精度；根据滚转参照角速度和滚转期望角速度，确定滚转通道控制参照精度；根据航向参照角速度和航向期望角速度，确定航向通道控制参照精度。
47.可选的，在飞行测试时，一般对无人机飞行器的四个通道均进行测试。其中，四个通道为：主动力通道、俯仰通道、滚转通道和航向通道。每个通道均有对应的参照执行信息、期望飞行信息以及参照控制精度。具体的，主动力通道的参照执行信息为主动力参照速度，俯仰通道的参照执行信息为俯仰参照角速度，滚转通道的参照执行信息为滚转参照角速度，航向通道的参照执行信息为航向参照角速度；主动力通道的期望飞行信息为主动力期望速度，俯仰通道的期望飞行信息为俯仰期望角速度，滚转通道的期望飞行信息为滚转期望角速度，航向通道的期望飞行信息为航向期望角速度；主动力通道的参照控制精度为主动力通道控制参照精度，俯仰通道的参照控制精度为俯仰通道控制参照精度，滚转通道的参照控制精度为滚转通道控制参照精度，航向通道的参照控制精度为航向通道控制参照精度。针对每个通道，根据该通道的参照执行信息和期望飞行信息确定该通道的参照控制精度。示例性的，可以根据p
i
＝|t
i-a
i
|/a
i
计算各通道的参照控制精度，其中，i表示通道，p
i
表示通道i的参照控制精度，t
i
表示通道i的参照执行信息，a
i
表示通道i的期望飞行信息。
48.一个实施例中，主动力参照速度包括东向参照速度、北向参照速度和高向参照速度；主动力期望速度包括东向期望速度、北向期望速度和高向期望速度；根据主动力参照速度和主动力期望速度，确定主动力通道参照精度，包括：根据东向参照速度和东向期望速度，确定东向速度精度；根据北向参照速度和北向期望速度，确定北向速度精度；根据高向参照速度和高向期望速度，确定高向速度精度；根据东向速度精度、北向速度精度和高向速度精度确定主动力通道参照精度。可选的，主动力通道可以具体包括三个方向的测试：东向、北向和高向。相应的，每个方向均有对应的参照速度和期望速度。具体的，东向的主动力参照速度为东向参照速度，北向的主动力参照速度为北向参照速度，高向的主动力参照速
度为高向参照速度；东向的主动力期望速度为东向期望速度，北向的主动力期望速度为北向期望速度，高向的主动力期望速度为高向期望速度。针对每个方向，根据该方向的参照速度和期望速度确定该方向的控制精度，最后根据各方向的控制精度得到主动力通道控制精度。示例性的，可以根据计算主动力通道控制精度，其中，p
a
表示主动力通道控制精度，p
e
表示东向速度精度，p
n
表示北向速度精度，p
d
表示高向速度精度。
49.s230、根据参照控制信息、控制测试信息和参照控制精度，确定待测试控制器的控制测试精度，根据控制测试精度判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力。
50.在本实施例中，确定第一参照控制器的参照控制精度后，根据参照控制信息、控制测试信息和参照控制精度确定待测试控制器的控制测试精度，基于测试精度判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力。控制测试精度表示待测试控制器的控制性能(如控制稳定性)。
51.在本发明的一种实施方式中，根据控制测试精度判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力，包括：判断控制测试精度是否在预先设定的控制精度范围内；若控制测试精度在预先设定的控制精度范围内，则判定待测试控制器具备闭环飞行能力；若控制测试精度不在预先设定的控制精度范围内，则判定待测试控制器不具备闭环飞行能力。可选的，可以预先设定控制精度范围，用于表征控制器具备闭环飞行能力的控制精度。当控制测试精度在预先设定的控制精度范围内时，表明待测试控制器具备闭环飞行能力当控制测试精度不在预先设定的控制精度范围内时，表明待测试控制器不具备闭环飞行能力。
52.若在飞行测试时对四个通道均进行了测试，则每个通道均有对应的参照控制信息、控制测试信息和控制测试精度。一个实施例中，参照控制信息包括主动力通道控制参照数据、俯仰通道控制参照数据、滚转通道控制参照数据和航向通道控制参照数据；控制测试信息包括主动力通道控制测试数据、俯仰通道控制测试数据、滚转通道控制测试数据和航向通道控制测试数据；控制测试精度包括主动力通道控制测试精度、俯仰通道控制测试精度、滚转通道控制测试精度和航向通道控制测试精度；根据参照控制信息、控制测试信息和参照控制精度，确定待测试控制器的控制测试精度，包括：根据主动力通道控制参照数据、主动力通道控制测试数据和主动力通道控制参照精度，确定主动力通道控制测试精度；根据俯仰通道控制参照数据、俯仰通道控制测试数据和俯仰通道控制参照精度，确定俯仰通道控制测试精度；根据滚转通道控制参照数据、滚转通道控制测试数据和滚转通道控制参照精度，确定滚转通道测试精度；根据航向通道控制参照数据、航向通道控制测试数据和航向通道控制参照精度，确定航向通道测试精度。
53.具体的，主动力通道的参照控制信息为主动力通道控制参照数据，俯仰通道的参照控制信息为俯仰通道控制参照数据，滚转通道的参照控制信息为滚转通道控制参照数据，航向通道的参照控制信息为航向通道控制参照数据；主动力通道的控制测试信息为主动力通道控制测试数据，俯仰通道的控制测试信息为俯仰通道控制测试数据，滚转通道的控制测试信息为滚转通道控制测试数据，航向通道的控制测试信息为航向通道控制测试数据；主动力通道的控制测试精度为主动力通道控制测试精度，俯仰通道的控制测试精度为俯仰通道控制测试精度，滚转通道的控制测试精度为滚转通道控制测试精度，航向通道的控制测试精度为航向通道控制测试精度。针对每个通道，根据该通道的参照控制信息、控制
测试信息和参照控制精度确定该通道的控制测试精度。示例性的，可以根据q
i
＝1 std((c
qi-c
ti
)/c
ti
)
×
q
i
计算各通道的控制测试精度，其中，i表示通道，q
i
表示通道i的控制测试精度，std表示标准差，c
qi
表示通道i的控制测试信息，c
ti
表示通道i的参照控制信息，q
i
表示通道i的参照控制精度。
54.可以理解的是，当控制测试精度包括主动力通道控制测试精度、俯仰通道控制测试精度、滚转通道控制测试精度和航向通道控制测试精度时，各通道的控制测试精度均在在预先设定的控制精度范围内，才能判定待测试控制器具备闭环飞行能力，否则，判定待测试控制器不具备闭环飞行能力。
55.s240、若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息。
56.s250、根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
57.本发明实施例在上述实施例的基础上，将将判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力进行了具体化，通过将所述第一参照控制器作为无人机的控制器，获取所述无人机执行所述第一设定测试动作时的参照执行信息、所述第一设定测试动作对应的期望飞行信息、所述第一参照控制器输出的参照控制信息和所述待测试控制器输出的控制测试信息；根据所述参照执行信息和所述期望飞行信息，确定所述第一参照控制器的参照控制精度；根据所述参照控制信息、所述控制测试信息和所述参照控制精度，确定所述待测试控制器的控制测试精度，根据所述控制测试精度判断所述待测试控制器是否具备闭环飞行能力，使得计算出的待测试控制器的控制测试精度更加准确，从而基于控制测试精度的判定结果更加准确。
58.实施例三
59.图3是本发明实施例三所提供的一种无人机控制器测试方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，提供了一种优选实施例。
60.本实施例中，将待测试控制器具体化为强化学习控制器，将第一参照控制器和第二参照控制器具体化为传统控制器。强化学习控制器是一种基于数据驱动、结构化的控制器设计方法，它的合理性、飞行精度以及动态环境下的飞行稳定性直接依赖于训练数据、验证数据的数量、环境覆盖性，难以采用直观的手段进行数学形式的分析、评定。此种情况下，无人机直接使用强化学习控制器算法参与飞行测试，并进行直接闭环控制，相对于基于飞行器模型、动态响应等方法设计的控制器具有更大的不可预见性，存在安全性差的问题。强化学习控制器作为一种新型的控制器，需要通过与其他控制器进行大量的数据对比，以期证明其设计有效性、先进性。传统测试方法需要各自完整的完成一种控制器飞行测试科目流程，耗时很长，难以获取两种控制器在相同外部环境、相同飞行器自身状态情况下的飞行性能指标进行有效的对比分析，存在性能对比测试效率差的问题。针对强化学习控制器测试存在的上述问题，本发明实施例提供了一种测试方法，如图3a所示，所述方法包括：
61.s310、执行强化学习控制器飞行测试前期流程，判断强化学习控制器是否具备闭环飞行能力。
62.具体的，将控制器控制环路选择开关选择传统控制器，根据科目进行正常的飞行前检查；根据飞行测试的各飞行科目，进行正常的飞行测试动作；保存相应的飞行数据；飞
行数据处理，分析强化学习控制器飞行测试前期，稳定飞行情况下其控制器控制量输出稳定性情况。
63.可选的，将控制器控制环路选择开关选择传统控制器可以通过基于控制器组合的无人机控制器测试系统实现。图3b是本发明实施例三所提供的一种无人机控制器测试系统的示意图。图3b中，控制器组合由强化学习控制器和传统控制器组成，其中，强化学习控制器为待测试控制器，传统控制器用于对比测试。强化学习控制器根据飞行器自身飞行状态数据、飞行环境数据和飞行期望数据(即飞行指令数据)输出控制量a，传统控制器根据飞行器自身飞行状态数据、飞行环境数据和飞行期望数据(即飞行指令数据)输出控制量b。控制器控制环路选择开关决定用于控制无人机飞行器执行机构的控制器。若控制器控制环路选择开关选择传统控制器，则由传统控制器控制无人机飞行器执行机构，即将传统控制器输出的控制量b作为飞行器执行机构的输入；若控制器控制环路选择开关选择强化学习控制器，则由强化学习控制器控制无人机飞行器执行机构，即将强化学习控制器输出的控制量a作为飞行器执行机构的输入。
64.假定飞行测试数据中，c
q0-c
q3
分别为强化学习控制器中飞行器主动力通道、俯仰通道、滚转通道以及航向通道的控制量(无人机执行器的直接输入量)；c
t0-c
t3
分别为传统控制器中飞行器主动力通道、俯仰通道、滚转通道以及航向通道的控制量(无人机执行器的直接输入量)；s
h
、s
ve
、s
vn
、s
h
、s
ve
、s
vn
、s
vd
、lon、lat、α、β、w
α
、w
β
、α、β、w
α
、w
β
分别为飞行器飞行高度、飞行器东向飞行速度、飞行器北向飞行速度、飞行器高向飞行速度、飞行器经度、飞行器纬度、飞行器航向角、飞行器俯仰角、飞行器滚转角以及飞行器航向角速度、俯仰角速度、滚转角速度等飞行状态数据；sg
h
、sg
ve
、sg
vn
、sg
vd
、long、latg、αg、βg、wg
α
、wg
β
分别为飞行器飞行高度指令、飞行器东向飞行速度指令、飞行器北向飞行速度指令、飞行器高向飞行速度指令、飞行器经度指令、飞行器纬度指令、飞行器航向角指令、飞行器俯仰角指令、飞行器滚转角指令以及飞行器航向角速度指令、俯仰角速度指令、滚转角速度指令等飞行指令数据。
65.为了保证在后续测试中，实际使用强化学习控制器闭环具备比较好的可靠性，需要根据上述前期飞行数据来分析强化学习控制器的控制精度。
66.具体公式如下：
[0067][0068][0069][0070]
[0071]
其中，q
t0
为传统控制器闭环情况下飞行器东向飞行速度s
ve
、飞行器北向飞行速度s
vn
、飞行器高向飞行速度s
vd
等速度精度指标的平方和根或飞行器高度控制精度；q
t1
为传统控制器闭环情况下飞行器俯仰角或俯仰角速度控制精度；q
t2
为传统控制器闭环情况下飞行器滚转角或滚转角速度控制精度；q
t3
为传统控制器闭环情况下飞行器航向角或航向角速度控制精度；q0、q1、q2、q3分别为强化学习控制器飞行测试前期非闭环情况下等效于传统控制器的主动力通道、俯仰通道、滚转通道以及航向通道的控制量稳定性，此处量化到传统控制器控制性能。如上述强化控制器稳定性指标q0、q1、q2、q3均在设计指标范围内，可认为强化学习控制器基本具备闭环飞行能力。
[0072]
需要说明的是，经过小型物流无人机飞行测试，使用现有方法以及本发明实施例所提供的方法评估强化学习控制器控制精度指标如表1所示。由表1可知，使用本发明实施例提供的方法评估强化学习控制器的控制精度较高。
[0073]
表1
[0074][0075]
s320、强化学习控制器飞行测试。
[0076]
具体的，将控制器控制环路选择开关选择强化学习控制器/传统控制器，根据科目进行正常的飞行前检查；根据飞行测试的各飞行科目，同一次飞行测试中，在强化学习控制器与传统控制器分布闭环控制情况下各进行一次指令输入完全相同的测试飞行；保存相应的飞行数据；飞行数据处理，分析强化学习控制器飞行测试性能指标以及与传统控制器飞行测试性能指标对比。
[0077]
假定飞行测试数据中，s
qh
、s
qve
、s
qvn
、s
qvd
、lon
q
、lat
q
、α
q
、β
q
、w
aα
、w
aβ
分别为强化学习控制器闭环情况下，飞行器飞行高度、飞行器东向飞行速度、飞行器北向飞行速度、飞行器高向飞行速度、飞行器经度、飞行器纬度、飞行器航向角、飞行器俯仰角、飞行器滚转角以及飞行器航向角速度、俯仰角速度、滚转角速度等飞行状态数据；s
th
、s
tve
、s
tvn
、s
tvd
、lon
t
、lat
t
、α
t
、β
t
、w
tα
、w
tβ
分别为传统控制器闭环情况下，飞行器飞行高度、飞行器东向飞行速度、飞行器北向飞行速度、飞行器高向飞行速度、飞行器经度、飞行器纬度、飞行器航向角、飞行器俯仰角、飞行器滚转角以及飞行器航向角速度、俯仰角速度、滚转角速度等飞行状态数据；sg
h
、sg
ve
、sg
vn
、sg
vd
、long、latg、αg、βg、wg
α
、wg
β
分别为飞行器飞行高度指令、飞行器东向飞行速度指令、飞行器北向飞行速度指令、飞行器高向飞行速度指令、飞行器经度指令、飞行器纬度指令、飞行器航向角指令、飞行器俯仰角指令、飞行器滚转角指令以及飞行器航向角速度指令、俯仰角速度指令、滚转角速度指令等飞行指令数据。
[0078]
根据上述数据计算强化学习控制以及传统学习控制器闭环情况下的飞行测试性能指标。具体计算方式可根据测试需求确定，假定强化学习控制的飞行测试性能指标为q
q
，传统学习控制器的飞行测试性能指标为q
t
。由于飞行测试数据是同次飞行，相同控制指令，可以认为其飞行外部环境以及飞行器自身状态相同，可直接利用q
q
、q
t
进行对比得到强化学
习控制器的飞行测试结果。
[0079]
需要说明的是，经过小型物流无人机飞行测试，使用传统测试方法以及本发明实施例提供的方法评估强化学习控制器与传统控制器控制精度对比平均起降次数，如表2所示。由表2可知，使用本发明实施例提供的测试方法，减少了相同控制精度时的测试次数。
[0080]
表2
[0081]
测试方法姿态/角速度控制航线控制传统方法20次30次本发明实施例方法7次10次
[0082]
本发明实施例采用强化学习控制器和传统控制器形成一组控制器组合，采用控制器控制环路选择开关的形式，在飞行测试前期，在强化学习控制器控制性能不明确的情况下，选择将传统控制接入控制回路进行飞行测试，强化学习控制器作为待评测控制器；使用选择将传统控制接入控制回路进行飞行测试，强化学习控制器作为待评测控制器这一阶段飞行的数据进行分析，评定飞行器稳定飞行情况下，强化学习控制器控制量输出稳定性；并在强化学习控制器具备闭环飞行能力时，采用强化学习控制器和传统控制器形成一组控制器组合，采用控制器控制环路选择开关的形式，在飞行测试中后期，选择将强化学习控制器接入控制回路进行飞行测试，评定在重复飞行期望下，强化学习控制器与传统控制器的性能对比，提高了强化学习控制器测试时的安全性及准确性。
[0083]
实施例四
[0084]
图4是本发明实施例四所提供的一种无人机控制器测试装置的结构示意图。该无人机控制器测试装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，例如该无人机控制器测试装置可以配置于计算机设备中。如图4所示，所述装置包括飞行能力判断模块410、飞行动作测试模块420和测试结果确定模块430，其中：
[0085]
飞行能力判断模块410，用于获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；
[0086]
飞行动作测试模块420，用于若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；
[0087]
测试结果确定模块430，用于根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
[0088]
本发明实施例通过飞行能力判断模块获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力，将参照控制器作为无人机的控制器进行飞行测试，结合测试数据与待测试控制器根据设定动作输出的控制数据判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；飞行动作测试模块若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；测试结果确定模块根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果，在判定待测试控制器具备闭环飞行能力时再将待测试控制器作为无
人机的控制器进行测试，提高了无人机控制器测试的安全性。
[0089]
可选的，在上述方案的基础上，无人机中集成有第一参照控制器和待测试控制器，第一飞行参照信息包括参照执行信息、期望飞行信息和参照控制信息；飞行能力判断模块410包括：
[0090]
参照信息获取单元，用于将第一参照控制器作为无人机的控制器，获取无人机执行第一设定测试动作时的参照执行信息、第一设定测试动作对应的期望飞行信息、第一参照控制器输出的参照控制信息和待测试控制器输出的控制测试信息；
[0091]
参照精度确定单元，用于根据参照执行信息和期望飞行信息，确定第一参照控制器的参照控制精度；
[0092]
飞行能力判断单元，用于根据参照控制信息、控制测试信息和参照控制精度，确定待测试控制器的控制测试精度，根据控制测试精度判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力。
[0093]
可选的，在上述方案的基础上，飞行能力判断单元具体用于：
[0094]
判断控制测试精度是否在预先设定的控制精度范围内；
[0095]
若控制测试精度在预先设定的控制精度范围内，则判定待测试控制器具备闭环飞行能力；
[0096]
若控制测试精度不在预先设定的控制精度范围内，则判定待测试控制器不具备闭环飞行能力。
[0097]
可选的，在上述方案的基础上，参照执行信息包括主动力参照速度、俯仰参照角速度、滚转参照角速度和航向参照角速度；期望飞行信息包括主动力期望速度、俯仰期望角速度、滚转期望角速度和航向期望角速度；参照控制精度包括主动力通道控制参照精度、俯仰通道控制参照精度、滚转通道控制参照精度和航向通道控制参照精度；参照精度确定单元具体用于：
[0098]
根据主动力参照速度和主动力期望速度，确定主动力通道控制参照精度；
[0099]
根据俯仰参照角速度和俯仰期望角速度，确定俯仰通道控制参照精度；
[0100]
根据滚转参照角速度和滚转期望角速度，确定滚转通道控制参照精度；
[0101]
根据航向参照角速度和航向期望角速度，确定航向通道控制参照精度。
[0102]
可选的，在上述方案的基础上，主动力参照速度包括东向参照速度、北向参照速度和高向参照速度；主动力期望速度包括东向期望速度、北向期望速度和高向期望速度；参照精度确定单元具体用于：
[0103]
根据东向参照速度和东向期望速度，确定东向速度精度；
[0104]
根据北向参照速度和北向期望速度，确定北向速度精度；
[0105]
根据高向参照速度和高向期望速度，确定高向速度精度；
[0106]
根据东向速度精度、北向速度精度和高向速度精度确定主动力通道控制参照精度。
[0107]
可选的，在上述方案的基础上，参照控制信息包括主动力通道控制参照数据、俯仰通道控制参照数据、滚转通道控制参照数据和航向通道控制参照数据；控制测试信息包括主动力通道控制测试数据、俯仰通道控制测试数据、滚转通道控制测试数据和航向通道控制测试数据；控制测试精度包括主动力通道控制测试精度、俯仰通道控制测试精度、滚转通
道控制测试精度和航向通道控制测试精度；飞行能力判断单元具体用于：
[0108]
根据主动力通道控制参照数据、主动力通道控制测试数据和主动力通道控制参照精度，确定主动力通道控制测试精度；
[0109]
根据俯仰通道控制参照数据、俯仰通道控制测试数据和俯仰通道控制参照精度，确定俯仰通道控制测试精度；
[0110]
根据滚转通道控制参照数据、滚转通道控制测试数据和滚转通道控制参照精度，确定滚转通道测试精度；
[0111]
根据航向通道控制参照数据、航向通道控制测试数据和航向通道控制参照精度，确定航向通道测试精度。
[0112]
可选的，在上述方案的基础上，无人机中集成有第二参照控制器和待测试控制器；测试结果确定模块430具体用于：
[0113]
根据测试需求确定第二设定测试动作以及测试参数；
[0114]
将所述第二参照控制器作为无人机的控制器，获取所述无人机执行所述第二设定测试动作时所述测试参数对应的信息作为第二飞行参照信息；
[0115]
将所述待测试控制器作为无人机飞行的控制器，获取所述无人机执行所述第二设定测试动作时所述测试参数对应的信息作为飞行测试信息。
[0116]
本发明实施例所提供的无人机控制器测试装置可执行本发明任意实施例所提供的无人机控制器测试方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0117]
实施例五
[0118]
图5是本发明实施例五所提供的一种计算机设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备512的框图。图5显示的计算机设备512仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0119]
如图5所示，计算机设备512以通用计算设备的形式表现。计算机设备512的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器516，系统存储器528，连接不同系统组件(包括系统存储器528和处理器516)的总线518。
[0120]
总线518表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器516或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
[0121]
计算机设备512典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备512访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0122]
系统存储器528可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)530和/或高速缓存存储器532。计算机设备512可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储装置534可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom，dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个
驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线518相连。存储器528可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
[0123]
具有一组(至少一个)程序模块542的程序/实用工具540，可以存储在例如存储器528中，这样的程序模块542包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块542通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0124]
计算机设备512也可以与一个或多个外部设备514(例如键盘、指向设备、显示器524等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备512交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备512能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口522进行。并且，计算机设备512还可以通过网络适配器520与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器520通过总线518与计算机设备512的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备512使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0125]
处理器516通过运行存储在系统存储器528中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的无人机控制器测试方法，该方法包括：
[0126]
获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；
[0127]
若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；
[0128]
根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
[0129]
当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的无人机控制器测试方法的技术方案。
[0130]
实施例六
[0131]
本发明实施例六还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例所提供的无人机控制器测试方法，该方法包括：
[0132]
获取在第一参照控制器控制下无人机执行第一设定测试动作时的第一飞行参照信息和待测试控制器根据第一设定测试动作输出的控制测试信息，根据第一飞行参照信息和控制测试信息判断待测试控制器是否具备闭环飞行能力；
[0133]
若待测试控制器具备闭环飞行能力，则获取在第二参照控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的第二飞行参照信息和在待测试控制器控制下无人机执行第二设定测试动作时的飞行测试信息；
[0134]
根据第二飞行参照信息和飞行测试信息确定待测试控制器的测试结果。
[0135]
当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的无人机控制器测试方
法的相关操作。
[0136]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0137]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0138]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0139]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0140]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。