方案概述

飞思无人系统仿真开发平台是在北航可靠飞行控制组提出的RflySim仿真框架的基础上开发的一体化无人机系统仿真开发平台。飞思无人系统仿真开发平台专为无人机飞控开发、大规模集群协同、人工智能视觉等前沿研究领域,研发的一套高可信度的无人控制系统开发、测试与评估平台。


产品原理及功能

---------------------

RflySim由BUAA Reliable Flight Control Group发起,是一个生态系统或工具链,主要用于遵循基于模型的设计(MBD)理念的无人系统的控制和安全测试。支持MBD整个设计阶段的MATLAB / Simulink被选为控制/视觉/群算法的核心编程平台。RflySim平台支持Python进行顶级视觉/群体控制,因为它是免费的,并且具有丰富的视觉处理库。除了MATLAB / Simulink和Python,RflySim生态系统还有许多我们专门设计的开源软件和工具。
基于RflySim的开发通常包括以下五个阶段:建模阶段,控制器设计阶段,软件在环(SIL)仿真测试阶段,硬件在环(HIL)仿真测试阶段和实验测试相。通过使用MATLAB / Simulink的代码生成技术,可以将控制器轻松地自动上传到硬件,以进行HIL仿真和实际测试阶段。其开发体系如下图所示:

 



 

整个研究框架扩展到所有的无人控制系统,形成一个标准的自动开发、测试与评估框架体系。
 



 

系统组成
---------------
 

  1. MATLAB/Simulink:提供的仿真软件包与例程代码支持MATLAB R2017b及以上版本(目前最新版为MATLAB 2020a)。(本平台不提供MATLAB的安装包与安装流程,请读者自行购买并安装上述工具箱。)
  2. Pixhawk Support Package(PSP)工具箱
  3. CopterSim实时运动仿真软件
  4. 3DDisplay/RflySim3D三维可视化视景软件
  5. HITLRun和SITLRun等快速启动脚本
  6. FlightGear飞行模拟器
  7. PX4飞控自驾仪
  8. PX4 Toolchain固件编译环境
  9. Eclipse或VS Code编辑器
  10. Python38环境
  11. QGroundControl(QGC)地面站软件




 

核心优势
---------------

统一性

整个研究框架扩展到所有的无人控制系统,形成一个标准的自动开发、测试与评估框架体系

易用性
在Windows平台下进行一键安装、一键代码生成、一键固件部署、一键软硬件在环仿真和快速实飞, 非常方便易用。用户不需要了解飞控源码、Linux编程、C/C++编程、网络通信、飞机组装等底层知识,只需具备基础的Simulink(或Python)知识,即可快速将自己的算法经过层层验证并应用于真机上,有助于更专注于算法的开发与测试。

分布式构架
RflySim的构架完全是分布式的。RflySim中的所有应用软件都可以在同一台或多台电脑上多开,并且各个应用之间可以通过UDP网络相互收发消息。这种分布式的构架非常适合于大规模带视觉的无人机集群仿真测试。

多种机型仿真

RflySim支持小车、固定翼、垂直起降飞行器(VTOL)等多种机型。用户可以在Simulink中根据规范的接口搭建机架模型,然后自动生成DLL文件用于HIL仿真。进一步实验平台能被拓展到任意无人系统中。

高逼真的3D环境
我们提供了源码和教程帮助用户在虚幻4 (Unreal Engine 4 ,UE4)中搭建高度逼真的3D场景,用于室内外环境仿真或者基于视觉算法的开发。


系统开发流程
-------------------------

1) 系统模型设计:根据设计需求编写需求文档,对整个多旋翼的控制物理模型进行系统建模设计,并与需求文档进行挂接验证模型是否有误;

2) 控制系统设计:根据多旋翼的控制要求,进行多旋翼的控制算法设计,并与需求文档进行挂接验证算法是否完善;

3) 软件在环仿真:利用本方案所搭建的软件在环仿真平台,快速验证多旋翼的控制算法效果,并可以自动注入多种故障进行全方位仿真测试;

4) 自动代码生成:利用 Matlab/Simulink 自动代码生成技术自动生成代码,并烧写至 DY PixHawk DyEdu 飞控中;

5) 硬件在环仿真:利用本方案所搭建的硬件在环仿真平台术快速验证飞控对多四旋翼的控制性能,并可以自动注入多种故障进行全方位仿真测试;

6) 系统测试验证:通过室内定位系统,在室内对多旋翼进行高精度实际飞行测试,完成真实环境实际飞行测试


可开设课程
--------------------

多旋翼动力系统设计
多旋翼建模
多旋翼传感器标定
多旋翼滤波器设计
多旋翼姿态控制器设计
多旋翼定点位置控制器设计
半自主多旋翼飞控决策设计
多旋翼失效保护逻辑设计

 


 

 

方案特点

        
        


 


应用场景

           
                                      集群仿真开发                                                                                 视觉穿环


           
                                     人物识别                                                                                           多种机型

合作伙伴
东华大学
上海理工大学
南京航空航天大学
方案概述

飞思无人系统仿真开发平台是在北航可靠飞行控制组提出的RflySim仿真框架的基础上开发的一体化无人机系统仿真开发平台。飞思无人系统仿真开发平台专为无人机飞控开发、大规模集群协同、人工智能视觉等前沿研究领域,研发的一套高可信度的无人控制系统开发、测试与评估平台。


产品原理及功能

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RflySim由BUAA Reliable Flight Control Group发起,是一个生态系统或工具链,主要用于遵循基于模型的设计(MBD)理念的无人系统的控制和安全测试。支持MBD整个设计阶段的MATLAB / Simulink被选为控制/视觉/群算法的核心编程平台。RflySim平台支持Python进行顶级视觉/群体控制,因为它是免费的,并且具有丰富的视觉处理库。除了MATLAB / Simulink和Python,RflySim生态系统还有许多我们专门设计的开源软件和工具。
基于RflySim的开发通常包括以下五个阶段:建模阶段,控制器设计阶段,软件在环(SIL)仿真测试阶段,硬件在环(HIL)仿真测试阶段和实验测试相。通过使用MATLAB / Simulink的代码生成技术,可以将控制器轻松地自动上传到硬件,以进行HIL仿真和实际测试阶段。其开发体系如下图所示:

 



 

整个研究框架扩展到所有的无人控制系统,形成一个标准的自动开发、测试与评估框架体系。
 



 

系统组成
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  1. MATLAB/Simulink:提供的仿真软件包与例程代码支持MATLAB R2017b及以上版本(目前最新版为MATLAB 2020a)。(本平台不提供MATLAB的安装包与安装流程,请读者自行购买并安装上述工具箱。)
  2. Pixhawk Support Package(PSP)工具箱
  3. CopterSim实时运动仿真软件
  4. 3DDisplay/RflySim3D三维可视化视景软件
  5. HITLRun和SITLRun等快速启动脚本
  6. FlightGear飞行模拟器
  7. PX4飞控自驾仪
  8. PX4 Toolchain固件编译环境
  9. Eclipse或VS Code编辑器
  10. Python38环境
  11. QGroundControl(QGC)地面站软件




 

核心优势
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统一性

整个研究框架扩展到所有的无人控制系统,形成一个标准的自动开发、测试与评估框架体系

易用性
在Windows平台下进行一键安装、一键代码生成、一键固件部署、一键软硬件在环仿真和快速实飞, 非常方便易用。用户不需要了解飞控源码、Linux编程、C/C++编程、网络通信、飞机组装等底层知识,只需具备基础的Simulink(或Python)知识,即可快速将自己的算法经过层层验证并应用于真机上,有助于更专注于算法的开发与测试。

分布式构架
RflySim的构架完全是分布式的。RflySim中的所有应用软件都可以在同一台或多台电脑上多开,并且各个应用之间可以通过UDP网络相互收发消息。这种分布式的构架非常适合于大规模带视觉的无人机集群仿真测试。

多种机型仿真

RflySim支持小车、固定翼、垂直起降飞行器(VTOL)等多种机型。用户可以在Simulink中根据规范的接口搭建机架模型,然后自动生成DLL文件用于HIL仿真。进一步实验平台能被拓展到任意无人系统中。

高逼真的3D环境
我们提供了源码和教程帮助用户在虚幻4 (Unreal Engine 4 ,UE4)中搭建高度逼真的3D场景,用于室内外环境仿真或者基于视觉算法的开发。


系统开发流程
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1) 系统模型设计:根据设计需求编写需求文档,对整个多旋翼的控制物理模型进行系统建模设计,并与需求文档进行挂接验证模型是否有误;

2) 控制系统设计:根据多旋翼的控制要求,进行多旋翼的控制算法设计,并与需求文档进行挂接验证算法是否完善;

3) 软件在环仿真:利用本方案所搭建的软件在环仿真平台,快速验证多旋翼的控制算法效果,并可以自动注入多种故障进行全方位仿真测试;

4) 自动代码生成:利用 Matlab/Simulink 自动代码生成技术自动生成代码,并烧写至 DY PixHawk DyEdu 飞控中;

5) 硬件在环仿真:利用本方案所搭建的硬件在环仿真平台术快速验证飞控对多四旋翼的控制性能,并可以自动注入多种故障进行全方位仿真测试;

6) 系统测试验证:通过室内定位系统,在室内对多旋翼进行高精度实际飞行测试,完成真实环境实际飞行测试


可开设课程
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多旋翼动力系统设计
多旋翼建模
多旋翼传感器标定
多旋翼滤波器设计
多旋翼姿态控制器设计
多旋翼定点位置控制器设计
半自主多旋翼飞控决策设计
多旋翼失效保护逻辑设计

 


 

 

方案特点

        
        


 


应用场景

           
                                      集群仿真开发                                                                                 视觉穿环


           
                                     人物识别                                                                                           多种机型

合作伙伴
航天五院
北京航空航天大学
华中科技大学
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