飛控系統(tǒng)仿真測(cè)試系統(tǒng)

1、概述

本系統(tǒng)結(jié)合無人機(jī)技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)，搭建虛實(shí)結(jié)合平臺(tái)，使得實(shí)際無人機(jī)與半實(shí)物仿真機(jī)處于同一環(huán)境中進(jìn)行集群驗(yàn)證。一方面，利用半實(shí)物仿真技術(shù)建立集群半實(shí)物仿真平臺(tái)；另一方面，可以將現(xiàn)實(shí)動(dòng)捕系統(tǒng)中的實(shí)際無人機(jī)進(jìn)行虛擬化，在虛擬平臺(tái)上構(gòu)建對(duì)應(yīng)的無人機(jī)模型，與實(shí)際設(shè)備進(jìn)行融合，使實(shí)體無人機(jī)與仿真無人機(jī)能夠彼此通訊感知。

2、系統(tǒng)組成

針對(duì)無人機(jī)集群半物理仿真實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室具備成套解決方案，其系統(tǒng)框架如圖所示，主要包括兩大部分：虛擬系統(tǒng)和實(shí)體系統(tǒng)。虛擬系統(tǒng)組成是包含集群任務(wù)規(guī)劃軟件、半實(shí)物仿真軟件、集群地面監(jiān)控軟件和三維視景仿真系統(tǒng)等。實(shí)物系統(tǒng)是由飛控裝置、實(shí)體無人機(jī)、自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈和智能規(guī)劃器 4部分組成。實(shí)物系統(tǒng)在虛實(shí)結(jié)合半實(shí)物仿真系統(tǒng)中負(fù)責(zé)完成無人機(jī)集群實(shí)物飛行驗(yàn)證功能。

3、系統(tǒng)功能

無人機(jī)集群協(xié)同科研平臺(tái)方案，具備成熟穩(wěn)定、容易上手、開源開放等優(yōu)勢(shì)。通過平臺(tái)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)功能如下：

1.基于Matlab/Simulink開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)多無人機(jī)的集群控制；

2. 通過無人機(jī)定位接口軟件獲取各無人機(jī)的位姿，通過無人機(jī)控制接口軟件發(fā)送控制指令（支持位置控制指令、速度控制指令、航向控制指令）給各無人機(jī)/無人機(jī)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的協(xié)同；

3.可同時(shí)飛行20架無人機(jī)（實(shí)物）；通過網(wǎng)絡(luò)接收室內(nèi)定位系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)位置信息，轉(zhuǎn)換為無人機(jī)定位所需要的格式，支持Matlab調(diào)用；

4.具有天地協(xié)同集群控制開發(fā)環(huán)境；

5.具有完整的無人機(jī)集群控制的開發(fā)、調(diào)試、仿真的開發(fā)環(huán)境；

6.具有基于學(xué)生或科研人員友好的Matlab/simulink環(huán)境的算法開發(fā)環(huán)境；

7.支持多無人機(jī)集群控制算法開發(fā)與調(diào)試；

     8.提供完善的代碼編輯、運(yùn)行調(diào)試等功能。

4、關(guān)鍵技術(shù)

無人機(jī)集群虛實(shí)結(jié)合半實(shí)物仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中主要用到集群規(guī)劃、虛實(shí)結(jié)合狀態(tài)同步和虛擬自組網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)。虛實(shí)結(jié)合半實(shí)物仿真關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。

5、技術(shù)特點(diǎn)

     室內(nèi)定位系統(tǒng)：采用室內(nèi)光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，標(biāo)配定位范圍25m×25m×15m，支持毫米級(jí)定位，能夠同時(shí)捕捉20架左右的無人機(jī)；

被控對(duì)象：本平臺(tái)系統(tǒng)支持20架無人機(jī)進(jìn)行編隊(duì)實(shí)驗(yàn)（被控對(duì)象數(shù)目可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體情況擴(kuò)展）；

無人機(jī)飛控：飛控AFC-5擁有強(qiáng)大的處理器功能，并可以通過添加擴(kuò)展板來增強(qiáng)，提供了額外的傳感、定位或可視化功能可以進(jìn)行擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)和添加新功能；

基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)：平臺(tái)以Matlab作為主要開發(fā)語(yǔ)言，可進(jìn)行多無人機(jī)軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過USB下載到無人機(jī)控制芯片；

運(yùn)動(dòng)展示：無人機(jī)配有閃爍LED燈，在展示飛行狀態(tài)的同時(shí)可提升編隊(duì)飛行的展示效果；

     擴(kuò)展開發(fā)語(yǔ)言：系統(tǒng)還支持Python、C#、C/C++，兼容性強(qiáng)。