PX4 用户指南（V1.12）

# 硬件环路模拟（HITL）

硬件在环（HITL 或 HIL）是一种模拟模式，在这种模式下，正常的 PX4 固件将在真实的飞行控制器硬件上运行。这种方法的好处是可以在真实硬件上测试大部分实际飞行代码。

PX4 支持多旋翼飞行器（使用 jMAVSim 或 Gazebo）和 VTOL（使用 Gazebo）的 HITL。

# 与 HITL 兼容的机身

目前可兼容的机型与模拟器如下：

机身 系统自动启动 仿真场景Gazebo jMAVSim
HIL 飞机 1000 Y
HIL 四旋翼飞行器 X 1001 Y Y
HIL 标准 VTOL 四翼飞机 1002 Y
通用四旋翼飞行器 x 直升机 4001 Y Y
大疆创新火轮 f450 4011 Y Y

# HITL 模拟环境

通过硬件在环 (HITL) 仿真，可在真实硬件上运行普通 PX4 固件。JMAVSim 或 Gazebo（在开发计算机上运行）通过 USB/UART 与飞行控制器硬件相连。模拟器充当网关，在 PX4 和 Gazebo 之间共享 MAVLink 数据。 QGroundControl.

备注

如果飞行控制器支持联网并使用稳定、低延迟的连接（例如有线以太网连接，WiFi 通常不够可靠），模拟器也可以通过 UDP 连接。例如，在通过以太网与计算机连接的 Raspberry Pi 上运行 PX4 时就测试过这种配置（启动配置包括运行 jMAVSim 的命令，可参见 这里 (打开新窗口）).

下图显示了模拟环境：

  • 选择 HITL 配置（通过 QGroundControl)，并没有启动任何真正的传感器。
  • jMAVSim 或 仿真场景Gazebo 通过 USB 与飞行控制器连接。
  • 模拟器连接到 QGroundControl 通过 UDP 将其 MAVLink 信息桥接到 PX4。
  • 仿真场景Gazebo 和 jMAVSim 还可以连接到机外 API，并将 MAVLink 信息桥接到 PX4。
  • (可选）串行连接可用于连接操纵杆/游戏手柄硬件，通过 QGroundControl.

HITL 设置 - jMAVSim 和 Gazebo

# HITL vs SITL

SITL 在模拟环境下的开发计算机上运行，并使用专门为该环境生成的固件。除了模拟驱动程序提供来自模拟器的虚假环境数据外，系统行为正常。

相比之下，HITL 以 HITL 模式在普通硬件上运行普通 PX4 固件。模拟数据进入系统的时间点与 SITL 不同。指挥官和传感器等核心模块在启动时具有 HITL 模式，可绕过某些正常功能。

总之，HITL 使用标准固件在实际硬件上运行 PX4，而 SITL 实际上执行更多的标准系统代码。

# 设置 HITL

# PX4 配置

  1. 将自动驾驶仪直接连接到 QGroundControl 通过 USB。

  2. 启用 HITL 模式

    1. 开放 设置 > 安全 节。

    2. 选择 已启用 从 启用 HITL 名单：

      QGroundControl HITL 配置

  3. 选择机身

    1. 开放 设置 > 机身

    2. 选择一个 兼容机身 您要测试的内容。然后点击 应用和重启 右上方的 机身设置 page.

      选择机身

  4. 如有需要，校准遥控或操纵杆。

  5. 设置 UDP

    1. 根据 一般情况 选项卡，取消选中所有 自动连接 箱除外 UDP.

      QGC HITL 自动连接设置

  6. (可选） 配置操纵杆和故障安全。设置如下 参数 以便使用操纵杆代替遥控发射器：

    • COM_RC_IN_MODE 改为 "操纵杆/无 RC 检查"。这将允许操纵杆输入并禁用 RC 输入检查。
    • NAV_RCL_ACT 禁用"。这样可以确保在不使用无线电控制器运行 HITL 时，不会干扰遥控故障安全操作。

    TIP

    QGroundControl 用户指南 也有关于 操纵杆 (打开新窗口） 和 虚拟操纵杆 (打开新窗口） 设置。

配置完成后 关闭 QGroundControl 并断开飞行控制器硬件与计算机的连接。

# 模拟器专用设置

请按照以下章节中特定模拟器的相应设置步骤进行操作。

# 仿真场景Gazebo

备注

确保 QGroundControl 不运行！

  1. 使用 Gazebo 创建 PX4（以便创建 Gazebo 插件）。

    CD <；固件克隆>；
DONT_RUN=1 生产 px4_sitl_default 仿真场景Gazebo

  2. 打开载具模型的 sdf 文件（例如 Tools/sitl_gazebo/models/iris_hitl/iris_hitl.sdf).

  3. 更换 串行设备 参数/dev/ttyACM0如果有必要，请将"......

    备注

    串行设备取决于用于连接载具和计算机的端口（通常为 /dev/ttyACM0).在 Ubuntu 上检查的简单方法是插入自动驾驶仪，打开终端并键入 dmesg | grep "tty"；.正确的设备将是最后显示的设备。

  4. 设置环境变量

    消息来源 工具/setup_gazebo.bash $(pwd) $(pwd)/build/px4_sitl_default

    并在 HITL 模式下运行 Gazebo：

    gazebo Tools/sitl_gazebo/worlds/hitl_iris.world

  5. 开始 QGroundControl.它应该能自动连接 PX4 和 Gazebo。

# jMAVSim（仅限四旋翼飞行器）

备注

确保 QGroundControl 不运行！

  1. 将飞行控制器连接到电脑，等待开机。

  2. 在 HITL 模式下运行 jMAVSim：

    ./Tools/jmavsim_run.sh -q -s -d /dev/ttyACM0 -b 921600 -r 250

    备注

    替换串行端口名称 /dev/ttyACM0 视情况而定。在 macOS 上，该端口为 /dev/tty.usbmodem1.在 Windows 系统（包括 Cygwin）中，应该是 COM1 或其他端口，请在 Windows 设备管理器中检查连接情况。

  3. 开始 QGroundControl.它应该能自动连接 PX4 和 jMAVSim。

# 在 HITL 中执行自主飞行任务

您应该能够使用 QGroundControl 至 执行任务 (打开新窗口） 并以其他方式控制载具。

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