PX4 用户指南（V1.13）

# 硬件仿真（SIH）

硬件仿真（SIH）是一种替代软件仿真的方法。 硬件环路模拟（HITL） 四旋翼飞行器、固定翼飞行器（飞机）和尾翼飞行器。在此设置中，一切都在嵌入式硬件上运行--控制器、状态估计器和模拟器。台式电脑仅用于显示虚拟飞行器。

模拟器 MAVLink API

与 HITL 相比，SIH 有两个优势：

  • 它避免了与计算机的双向连接，从而确保了同步定时。因此，用户不需要如此强大的台式电脑。

  • 整个模拟仍在 PX4 环境中进行。熟悉 PX4 的开发人员可以更轻松地在模拟器中加入自己的数学模型。例如，他们可以修改空气动力学模型或传感器的噪音水平，甚至添加一个要模拟的传感器。

PX4 的新用户可以使用 SIH 来熟悉 PX4 以及不同的模式和功能，当然也可以学习使用真正的遥控控制器来驾驶四旋翼飞行器或飞机。

四旋翼飞行器动态模型的描述如下 pdf 报告 (打开新窗口）.

固定翼飞机的空气动力学模型源自博士论文：

"敏捷固定翼无人飞行器的动力学建模"Khan，Waqas，导师：Nahon，Meyer，麦吉尔大学，博士论文，2016年。

尾翼飞行器模型的灵感来自硕士论文：

"Modeling and Control of a flying wing tailsitter unmanned aerial vehicle." Chiappinelli, Romain, supervised by Nahon, Meyer, McGill University, Masters thesis, 2018.

此外，代表飞行器的物理参数（如质量、惯性和最大推力）可以很容易地根据 SIH 参数.

# 要求

要运行 SIH，您需要一个 飞行控制器 (例如 Pixhawk 系列板）。 无线电遥控发射机和接收机对 或 操纵杆 (打开新窗口） (可通过 QGroundControl 使用操纵杆来模拟无线电控制系统）。

  • SIH 与所有 Pixhawk 系列板卡兼容，但基于 FMUv2 的板卡除外。
  • 从 PX4 v1.9 开始支持四旋翼飞行器的 SIH。
  • PX v1.12 之后的版本（目前在主分支）支持固定翼（飞机）和尾翼的 SIH。

# 设置 SIH

运行 SIH 就像选择机身一样简单。用 USB 电缆将自动驾驶仪插入台式电脑，让其启动，然后使用地面控制站选择 SIH 四旋翼飞行器 X, SIH 飞机 AERT或 "SIH Tailsitter Duo"。然后自动驾驶仪将重新启动。

选择 SIH 机身时，模块 sih 载具自行启动时，地面控制站地图上应显示载具。

警告

飞机需要以手动模式全油门起飞。此外，如果飞机撞到地面，状态估计器可能会失去固定。

# 设置显示屏

可在 jMAVSim 中显示以下 PX4 版本的模拟载具：

  • PX4 v1.11 中的四旋翼飞行器。
  • 来自 PX4 主版本（或 PX4 v1.12 之后的发布版本）的固定翼。

显示模拟载具：

  1. 关闭 QGroundControl (如果打开）。
  2. 拔下并重新插上硬件自动驾驶仪的插头（让它启动几秒钟）。
  3. 调用脚本启动 jMAVSim jmavsim_run.sh 从终端进行操作：
    ./Tools/jmavsim_run.sh -q -d /dev/ttyACM0 -b 2000000 -o
    旌旗所在
    • -q 使通信能够 QGroundControl (可选）。
    • -d 启动串行设备 /dev/ttyACM0 在 Linux 上。在 macOS 上，这将是 /dev/tty.usbmodem1.
    • -b 将串行波特率设置为 2000000.
    • -o 中启动 jMAVSim 仅显示 模式（即关闭物理引擎，jMAVSim 只实时显示由 SIH 提供的轨迹）。
    • 加旗 -a 显示飞机，或使用"-t "显示尾翼。如果没有该标记，则默认显示四旋翼飞行器。
  4. 几秒钟后 QGroundControl 可以再次打开。

至此，系统就可以上膛和飞行了。可在 jMAVSim 和 QGC 上观察飞行器的移动情况 飞 查看。

# 荣誉

SIH 最初由 Coriolis g 公司开发，后来由 Altitude R&D inc. 公司增加了飞机模型和尾翼模型。两家公司都是加拿大公司，科里奥利公司开发了一种基于被动耦合系统的新型垂直起降（VTOL）飞行器。 www.vogi-vtol.com (打开新窗口）; Altitude R&D 专注于动力学、控制和实时模拟 www.altitude-rd.com (打开新窗口）.他们将 SIH 作为四旋翼飞行器和飞机的简单模拟器，在 BSD 许可下免费发布。

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