吴和龙 向政蓉 高宇航 杨剑锋 蔡茗茜 吴其琦

(∗工业和信息化部电子第五研究所 广州511370)

(∗∗广西科技师范学院机械与电气工程学院 来宾546199)

(∗∗∗广西科技大学自动化学院 柳州545006)

0 引言

目前无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)的应用越来越广泛,其工作环境中影响飞行的不确定因素越来越多,这些工况对飞行控制系统(以下简称飞控)的设计与开发提出了更高的要求[1]。Pixhawk 是一款开源、可二次开发的飞控,支持多旋翼、固定翼等多种类型的无人机,在工业、农业、民用等领域得到广泛使用[2-4]。因此,针对Pixhawk 飞控设计飞行仿真系统,用于测试无人机的新功能与新航线,或者用于无人机出厂前的性能测试,都具有积极的现实意义。对于飞控的设计,验证逻辑正确性和稳定性显得尤为重要。如果使用全软件仿真对飞控系统进行验证[5-6],由于仿真环境理想化,无法反映无人机飞行时的真实情况;如果使用真实无人机测试,由于待测飞控系统的不确定性,可能会出现坠机危险,试验风险大。为此,本文设计了基于Pixhawk飞控的硬件在环仿真系统。

目前,国内外已经有多所科研单位以及高校对飞控硬件在环仿真系统进行研究。吕永玺等人[7]结合无人机数学模型和xPC 实时系统设计了无人机飞控半实物仿真系统。李瑞等人[8]采用上位机、仿真计算机、飞控3 部分相结合的方式设计了基于VxWorks 的四旋翼半实物仿真平台。Prabowo 等人[9]通过飞控硬件控制无人机模型,实现了硬件在环仿真系统,并使用FlightGear 显示仿真飞行画面。……