航空航天

飞控系统仿真测试系统

1、概述

本系统结合无人机技术与虚拟仿真技术，搭建虚实结合平台，使得实际无人机与半实物仿真机处于同一环境中进行集群验证。一方面，利用半实物仿真技术建立集群半实物仿真平台；另一方面，可以将现实动捕系统中的实际无人机进行虚拟化，在虚拟平台上构建对应的无人机模型，与实际设备进行融合，使实体无人机与仿真无人机能够彼此通讯感知。

2、系统组成

针对无人机集群半物理仿真实现，实验室具备成套解决方案，其系统框架如图所示，主要包括两大部分：虚拟系统和实体系统。虚拟系统组成是包含集群任务规划软件、半实物仿真软件、集群地面监控软件和三维视景仿真系统等。实物系统是由飞控装置、实体无人机、自组网数据链和智能规划器 4部分组成。实物系统在虚实结合半实物仿真系统中负责完成无人机集群实物飞行验证功能。

3、系统功能

无人机集群协同科研平台方案，具备成熟稳定、容易上手、开源开放等优势。通过平台的应用，可实现功能如下：

1.基于Matlab/Simulink开发，可以实现多无人机的集群控制；

2. 通过无人机定位接口软件获取各无人机的位姿，通过无人机控制接口软件发送控制指令（支持位置控制指令、速度控制指令、航向控制指令）给各无人机/无人机实现编队的协同；

3.可同时飞行20架无人机（实物）；通过网络接收室内定位系统发送的无人机位置信息，转换为无人机定位所需要的格式，支持Matlab调用；

4.具有天地协同集群控制开发环境；

5.具有完整的无人机集群控制的开发、调试、仿真的开发环境；

6.具有基于学生或科研人员友好的Matlab/simulink环境的算法开发环境；

7.支持多无人机集群控制算法开发与调试；

     8.提供完善的代码编辑、运行调试等功能。

4、关键技术

无人机集群虚实结合半实物仿真系统设计与实现过程中主要用到集群规划、虚实结合状态同步和虚拟自组网等关键技术。虚实结合半实物仿真关键技术结构图如图所示。

5、技术特点

     室内定位系统：采用室内光学运动捕捉技术，标配定位范围25m×25m×15m，支持毫米级定位，能够同时捕捉20架左右的无人机；

被控对象：本平台系统支持20架无人机进行编队实验（被控对象数目可根据实验室具体情况扩展）；

无人机飞控：飞控AFC-5拥有强大的处理器功能，并可以通过添加扩展板来增强，提供了额外的传感、定位或可视化功能可以进行扩展实验、改进和添加新功能；

基础开发平台：平台以Matlab作为主要开发语言，可进行多无人机轨迹规划设计，通过USB下载到无人机控制芯片；

运动展示：无人机配有闪烁LED灯，在展示飞行状态的同时可提升编队飞行的展示效果；

     扩展开发语言：系统还支持Python、C#、C/C++，兼容性强。