Themis 3D Plus无人飞行评测系统

Themis 3D+是一款室内的无人机性能检验测试平台，不仅适用于评测业界各类商用或科研无人机，更可用于飞手训练及考试，为飞手技能评估提供有力的评测数据。

Themis 3D+是凌云自主开发面向于专业从事无人机控制、路径规划、自主避障、自主导航等研究方向的用户，提供了一套开放的、高精度实时定位的室内无人机评测系统。

Themis 3D+是一套开放的评测环境，允许从十几平米到几百平米，且多台无人机飞行的同步飞行。即使构建不同规模的飞行空间，Themis3D+的定位精度依然能保持在亚毫米级别，实时预览无人机飞行状态数据，即时评估无人机的性能和现状。

主要监测数据：

主要应用方向：  

1、无人机自驾性能评测

2、飞手训练/考试系统

AOPA无人机培训实操考试检验系统

1. 实操考试内容：

1) 起飞

多旋翼或直升机从停机坪垂直起飞，悬停高度为2～5米，悬停时间2秒以上。、要求：从半径1米的圆圈中心起飞，垂直上升，直到起落架到达指定高度位置，悬停时间2秒以上。

2) 自旋一周（360度旋转一周）

驾驶员及机长等级考试要求：匀速缓慢绕机体中轴线旋转一周（旋转方向任意，向左或向右旋转均可），旋转用时应为6-20秒之间，偏移范围不过：高度方向1米，水平方向2.5米。

教员等级考试要求：匀速缓慢绕机体中轴线向左和向右各旋转一周，旋转用时应为6-20秒之间，偏移范围不过：高度方向0.5米，水平方向1.5米。

旋转以固定的速率进行。

3) 水平八字

驾驶员及机长等级考试要求：正飞水平8字。保持机头一直朝前进方向完成飞行动作。

教员等级考试要求：倒飞水平8字。保持机尾一直朝前进方向完成飞行动作。

从悬停位置直接进入水平8字航线，向左或向右切入航线方向不限。

动作完成后转成对尾悬停准备降落，机头偏差角度不能过15度。

要求：两个圆的直径相同（直径大于6米），两个圆的结合部位通过身体中线，空域在120度内，整个动作的高度不变。

4) 降落

多旋翼或直升机移动至起降区上空平视高度处悬停2秒，垂直降落。着陆时平稳并且在停机坪的中心。

注意：在悬停动作中，所有停止保持少2秒的间隔（特殊规定除外）。圆形和线形悬停部分以常速进行。每一次旋转以固定的速率进行。

2. 硬件系统方案

旋翼无人机AOPA、UTC等培训机构实操考试的检验系统的关键在于如何获取无人机位置（X、Y、Z）、姿态（Pitch、Yaw、Roll），经对比研究评估，采用光学运动捕捉系统，通过已知位置的相机阵列，采集标记点（Marker）的图像信息，经过处理后计算出标记点（Marker）的位置信息，进一步计算出由多个Marker点构成的刚体的位置（X、Y、Z）、姿态（Pitch、Yaw、Roll）信息。

OptiTrack是一家专注与运动捕捉系统的公司，其所推出的高精度光学运动捕捉系统性能优良，可以搭建30m*30m的捕捉空间；采用850nm近红外光照明，能有效避免其他光源干扰；的3D重建、刚体解算精度，实时定位精度能有效控制在0.5mm，可达0.1mm；开源接口，支持实时数据传输。

Prime系列产品比较：

**其中Prime41、Prime17W支持户外阳光下使用

1.     软件功能

各个实操考试阶段软件需要输出的检测内容：

1)     起飞

a)     上升时间；

b)     上升阶段水平平均精度（坐标位置相对原点偏差）；

c)      上升阶段水平误差；

d)     上升阶段无人机姿态变化；

e)     悬停阶段水平方向精度；

f)      悬停阶段水平方向误差；

g)     悬停阶段垂直方向精度；

h)     悬停阶段垂直方向误差；

2)     自旋一周

a)     自旋阶段Yaw值变化曲线，图表显示；

b)     自旋时间；

c)      自旋阶段水平方向精度；

d)     自旋阶段水平方向误差；

e)     自旋阶段垂直方向精度；

f)      自旋阶段垂直方向误差；

3)     水平八字

a)     水平八字Yaw值变化曲线，终位置Yaw值与真实情况偏差；

b)     水平八字时间；

c)      水平八字水平方向轨迹曲线，监测水平方向坐标值变化，图表显示；

d)     水平八字垂直方向精度；

e)     水平八字垂直方向误差；

4)     降落

a)     降落时间；

b)     降落后水平偏差；

c)      下降阶段水平平均精度（坐标位置相对原点偏差）；

d)     下降阶段水平误差；

e)     下降阶段无人机姿态变化，图表显示。

UTC农业植保无人机培训实操考试检验系统

一、实操考试内容：

1、飞行前准备

2、功能操作考核

3、俯仰油门联动考核

4、航线考核

5、三面悬停考核

6、起降考核

7、定期保养

8、故障排除

1)     实操考试场地规范

人员：考生、教员、考官站立区域；

A：起降区，长宽1m*1m；

F：起降区，长宽1m*1m；

A1，A2，B，C，D，E1，E：考试节点；

A-A1-E1-E：三面悬停区，长宽5m*5m；

考试区域：长20m，宽5m；

人员站立区距A、F为5m。

2)     功能操作考核

流程：教员给定飞行速度（1m/s、3m/s、5m/s），飞行高度（2m、2.5m、3m），作业方向向右，学员进入智能作业，初始点设在A点，终点设在B点，在E点之前，飞行器向左作业到A点，并切换到手动作业模式，将飞行器飞到D点，并使用智能记忆功能回到A点。

考核：飞行高度、飞行速度、左右方向切换、飞行坐标记忆。

3)     俯仰油门联动考核

飞行器GPS模式从A点飞行到达A2点，飞行高度上升到5m，然后拉回到B点，飞行高度下降到2m，航线呈斜线，飞行速度维持在2-3m/s。

考核标准：航线呈斜线

4)     航线考核

飞行器以GPS模式飞行，高度2m，沿A、B、C、D、E、A完成两圈飞行作业，然后沿A、E、D、C、B、A完成两圈飞行作业，时间控制在120s以内

考核标准：速度稳定、航线笔直、高度稳定、航线与坐标重合度高

5)     三面悬停考核

姿态模式下，机头朝前、左、右，每个姿态保持5s，每个动作切换时间低于8s，飞行高度2-3m，所有动作在A、A1、E1、E形成的5m*5m的悬停区域内完成。

6)     起降考核

由A点起飞，降落到F点，再由F点起飞，降落到A点，来回降落4次，降落区域长宽1m*1m，飞行器降落时机尾对准飞手。

考核标准：脚架跨线，加5s

脚架一侧完全出界，加10s

两侧脚架完全出界，成绩无效

跌落、单边降落（脚架一侧落地，另一侧悬空，单边高度过10cm）、滑降（接触到地面后滑动）、侧边降落，加5s

70s内完成，71s-90s（80%），91s-120s（60%），121s以上（33%）。

二、硬件系统方案

旋翼无人机AOPA、UTC等培训机构实操考试的检验系统的关键在于如何获取无人机位置（X、Y、Z）、姿态（Pitch、Yaw、Roll），经对比研究评估，采用光学运动捕捉系统，通过已知位置的相机阵列，采集标记点（Marker）的图像信息，经过处理后计算出标记点（Marker）的位置信息，进一步计算出由多个Marker点构成的刚体的位置（X、Y、Z）、姿态（Pitch、Yaw、Roll）信息。

OptiTrack是一家专注与运动捕捉系统的公司，其所推出的高精度光学运动捕捉系统性能优良，可以搭建30m*30m的捕捉空间；采用850nm近红外光照明，能有效避免其他光源干扰；的3D重建、刚体解算精度，实时定位精度能有效控制在0.5mm，可达0.1mm；开源接口，支持实时数据传输。

Prime系列产品比较：

**其中Prime41、Prime17W支持户外阳光下使用

3.     软件功能

各个实操考试阶段软件需要输出的检测内容：

1)     功能操作考核

a)     飞行速度；

b)     平均飞行高度，高度平均误差，高度误差；

c)      飞行轨迹（俯视图），图表显示；

2)     俯仰油门联动考核

a)     飞行速度；

b)     飞行高度曲线（横坐标为横向位置）；

3)     航线考核

a)     飞行速度；

b)     平均飞行高度，高度平均误差，高度误差；

c)      飞行轨迹（俯视图），图表显示；

d)     飞行时间；

4)     三面悬停考核

a)     姿态；

b)     平均飞行高度，高度平均误差，高度误差；

c)      飞行轨迹（俯视图），图表显示；

d)     飞行时间；

5)     起降考核

a)     起降阶段坐标变化，俯视图，图表显示，标识降落区域；

b)     飞行时间；

c)      降落阶段无人机姿态变化，姿态误差。