无人机教学平台

一、概述

   平台由AFC智能飞控计算机、小型旋翼无人机平台、开发软件系统和地面站软件系统四大部分组成。具体分部件如下：

（1）AFC智能飞控计算机：也称快速原型飞控组件，包括基本飞控系统和智能任务机，内含种类丰富的传感器，可加载用户设计的快速原型GNC算法以及部署智能感知协同算法，同时解算输出控制指令。

（2）小型旋翼无人机平台：采用四旋翼结构，包括高清摄像头、3D云点测量传感器、激光测距等基本观测设备。

（3）开发软件：基于MATLAB/Simulink的AFCToolbox模块库，用于开发。

（4）地面站软件系统：主要包括上位机对旋翼无人机的地面测试和监控软件、图形化显示和控制指令上传发送接口。

二、技术指标

（1）无人机节点数：4个

（2）续航时间：不小于35min

（3）起飞重量：不小于2kg

（4）定位模式：提供RTK基站，并通过差分GNSS实现高精度定位

（5）定位精度：不大于10cm

（6）测速精度：不大于10cm/s

（7）控制精度：不大于30cm

（8）集群飞行时通信传输速率：不低于200kbps

（9）支持加速度飞行控制模式，需求方通过地面站向无人机发送加速度信息实时控制飞行

（10）支持装载3D点云测量传感器，模拟卫星观测空间目标

（11）支持2架无人机垂直方向近距离（不大于50cm）飞行

（12）地面站（单计算机）可分别控制多架无人机，各无人机状态信息均实时反馈给地面站

（13）提供软件层源代码和开发工具，提供二次开发软件接口

（14）提供飞行控制算法开发与支持服务

       三、系统组成：

AFC智能飞控计算机、半实物仿真模拟系统、小型旋翼无人机平台、开发软件系统和地面站软件系统

AFC智能飞控计算机

也称快速原型飞控组件，包括基本飞控系统和智能任务机，内含种类丰富的传感器，提供多种外设传感器接口，用于满足不同用户的需求，可加载用户设计的快速原型GNC算法以及部署智能感知协同算法，同时解算输出控制指令。

小型旋翼无人机平台

采用四旋翼结构，该结构具有结构简单、故障率低、单位体积产生的升力更大、能够适用复杂的地理环境等独特优点。可携带的传感器包括高清摄像头、3D云点测量传感器、激光测距等基本观测设备，在集合了多传感器下，该平台能够满足多种融合算法与集群算法的开发与验证。

开发软件

基于MATLAB/Simulink的AFCToolbox模块库，用于开发。AFCToolbox工具箱提供丰富的底层硬件驱动、数据采集、分析处理等方面的模型库，用户根据自身需求，拖动对应模型至算法程序中，即可完成底层驱动调用。底层模块根据各传感器特性进行传感器底层设置，包括底层滤波及采样频率等，用户只需根据特定需要修改模块中的参数配置即可。

代码自动生成技术

飞控算法基于模型设计，用户能够更快捷、更高效地在此基础上进行开发。使用基于模型设计飞控算法具有以下优势：

1、        将测试集成到设计中以持续验证并纠正错误；

2、        通过多域仿真优化算法

3、        自动生成切入式程序代码

Simulink代码自动生成支持多种语言，分别由不同的工具箱支持其代码生成功能，代码自动生成具有以下优势：

1、        提高生成代码的执行效率

2、        方便将已有的手写C代码整合到模型中

3、        快捷的校正控制系统的参数以直接应用于工业领域

地面站软件系统

主要包括上位机对旋翼无人机的地面测试和监控软件、图形化显示和控制指令上传发送接口。上位机地面测试和监控软件实时监控无人机状态，用户可根据上位机反馈数据进行实时分析，并通过上位机软件直接向飞控算法中注入新的控制参数，无需修改模型，实现实时调参的目的。

半实物仿真系统