毕业设计&课设-PX4兼容的无人机模拟与基于物理的C建模、通过游戏引擎的可视化、无头操作和自动化测试….zip

# できること 箱庭ドローンシミュレータでは、以下を自動化できます。 * 箱庭シミュレータ内部のコンポーネント（センサや物理モデルなど）のテスト * ドローン制御プログラムのテスト * 機体パラメータのチューニング・テスト # 自動テストシステムのアーキテクチャ <img width="929" alt="スクリーンショット 2023-12-29 10 59 02" src="https://github.com/toppers/hakoniwa-px4sim/assets/164193/6115dfa5-8cf6-47ff-b6d6-843aca488422"> 自動テストシステムは、複数のコンポーネントから構成され、ドローンの動作テスト、機体パラメータのチューニング、ドローン制御プログラムの検証を可能にします。以下の説明は、システムの各コンポーネントとその機能を明確にします。 - **Drone Parameter Generator**: 機体のパラメータをテスト開始時に生成し、テストの各イテレーションで異なる機体特性をシミュレートできるようにします。 - **Test Scenario**: 定義されたテストシナリオを含むドキュメントです。ここには、テストの操作手順が記述されています。 - **Test Scenario Executor**: テストシナリオに従って、`Hakoniwa` と `PX4` 内部の機体制御プログラムを用いてテストを実行します。 - **Hakoniwa**: 箱庭シミュレーション環境で、テストシナリオに基づきドローンの動作をシミュレートするコンポーネントです。箱庭シミュレーション内部の各種コンポーネント（センサや物理モデルなど）をテストできます。 - **PX4**: ドローンのフライトコントロールソフトウェアであり、ドローンの飛行を制御します。PX4内部の各種コンポーネント（機体制御プログラム）をテストできます。 - **Logs / LogOutputDirectory**: テスト実行中に生成される詳細なログファイル（センサモデルや物理モデルの内部ログデータ）で、テスト評価するために利用します。 - **Test Result Evaluator**: テストの実行結果であるログ情報解析し、成功または失敗の結果を `Test Result` に記録します。 これらのコンポーネントは連携して動作し、柔軟かつ精密なテストを実現します。結果として、開発プロセスが大幅に加速されます。 ## Drone Parameter Generator [機体のパラメータ](https://github.com/toppers/hakoniwa-px4sim/blob/main/hakoniwa/README.md#機体のパラメータ説明)は、[drone_config.py](https://github.com/toppers/hakoniwa-px4sim/blob/main/hakoniwa/python/drone_config.py)で設定できます。 このスクリプトを使用して、指定されたJSONファイル内の値を更新できます。 ### 使い方 スクリプトはコマンドラインから次のように実行されます： ``` python drone_config.py <json_file> <path> <new_value> ``` ### 引数 - `json_file`: 更新するJSONファイルへのパスを指定します。 - `path`: 更新する要素へのドット区切りパス。例えば、`components.droneDynamics.mass_kg`のように指定します。 - `new_value`: 要素に設定する新しい値。値の型は自動的に元の値の型に合わせて変換されます。 ### 値の型変換 プログラムは、新しい値を次のルールに従って適切な型に変換します： - 整数（`int`）への変換が必要な場合、新しい値は整数に変換されます。 - 浮動小数点数（`float`）への変換が必要な場合、新しい値は浮動小数点数に変換されます。 - 文字列（`str`）への変換が必要な場合、新しい値は文字列に変換されます。 - 真偽値（`bool`）への変換が必要な場合、`"true"`または`"false"`の文字列が真偽値に変換されます。 - JSON配列やオブジェクトなど、その他のデータ型を更新する場合、適切なJSON形式の文字列を使用します（例: `'[0.015, 0.015, 0.03]'`）。 ### エラーハンドリング - もし指定したパスが存在しない場合、プログラムはエラーメッセージを出力します。 - もし指定したキーが存在しない場合、プログラムはエラーメッセージを出力します。 - 型変換に失敗した場合、プログラムはエラーメッセージを出力します。 ### 実行例 JSONファイル内の`components.droneDynamics.mass_kg`の値を`1.5`に更新するには、次のコマンドを実行します： ``` python drone_config.py path_to_file.json components.droneDynamics.mass_kg 1.5 ``` ### 注意 - このスクリプトは、コマンドライン引数として有効なJSONファイルのパスと、更新する要素の有効なパス、そして有効な新しい値が提供されることを前提としています。 - JSONファイルはプログラムによって上書きされます。元のファイルのバックアップを取っておくことを推奨します。 ## Test Scenario テストシナリオは、ドローンの飛行テストを自動化するためにJSON形式で定義されます。各シナリオは、特定の操作とその操作に必要なパラメータを含むオブジェクトのリストです。 ### シナリオの形式 テストシナリオは以下の形式で定義します： ```json { "scenario": [ { "operation": "<操作名>", "param1": <値1>, "param2": <値2>, ... }, ... ] } ``` ### オペレーション項目 テストシナリオでは、以下のオペレーション項目を設定できます： * takeoff: ドローンに離陸命令を出します。 * start_landing: ドローンに特定の位置に向かって移動します。 現時点でサポートされているオペレーションは takeoff と start_landing のみです。 #### takeoff 離陸を指示します。 * alt: 離陸後の目標高度。単位はメートル(m)。 * duration_sec: 離陸操作を続ける時間。単位は秒(sec)。 #### start_landing 移動を指示します。 * lat: 初期位置の緯度からの相対位置。単位はメートル(m)。 * lon: 初期位置の経度からの相対位置。単位はメートル(m)。 * alt: 初期位置の高度からの相対位置。単位はメートル(m)。 * duration_sec: 移動操作を続ける時間。単位は秒(sec)。 ### 設定例 * [takeoff](https://github.com/toppers/hakoniwa-px4sim/blob/main/px4/auto-test/test_scenario/takeoff.json) * 離陸指示を出し、5m上昇してホバリングを続けます。20秒経過するとこのオペレーションは終了します。 * [takeoff_and_move.json](https://github.com/toppers/hakoniwa-px4sim/blob/main/px4/auto-test/test_scenario/takeoff_and_move.json) * 離陸指示を出し、10m上昇してホバリングを続けます。その後、東→北→西→南の順番で10m移動し続けます。各オペレーションは20秒間持続します。 ## Test Scenario Executor このプログラムは、MAVLinkを介してPX4フライトコントローラと通信し、JSON形式で定義されたテストシナリオに基づいてドローンの飛行テストを自動的に実行します。 ### プログラムの概要 - テストシナリオ実行プログラムは、3つのJSONファイルを引数として受け取ります： - コンフィグファイル：MAVLink接続設定が含まれます。 - ドローンコンフィグファイル：ドローンの物理特性やセンサー設定が含まれます。 - テストシナリオファイル：実行する操作のシーケンスが定義されています。 - このプログラムは、シグナルハンドラを使用し�