PX4 用户指南（V1.14）

# 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） 用于四旋翼飞行器、固定翼飞行器（飞机）和 VTOL 尾翼飞行器。

PX4 的新用户可以使用 SIH 来熟悉 PX4 以及不同的模式和功能，当然也可以学习在模拟环境中使用遥控控制器来驾驶飞行器，而这是 SITL 无法实现的。

# 概述

利用 SIH，整个模拟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载具。

模拟器 MAVLink API

# 兼容性

  • 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。
  • 从 PX4 v1.13 版开始支持固定翼（飞机）和 VTOL 尾翼的 SIH。
  • SIH 作为 SITL（无硬件），来自 PX4 v1.14。

# 益处

与 HITL 相比，SIH 有几个优点：

  • 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。
  • 代表飞行器的物理参数（如质量、惯性和最大推力）可以很容易地从 SIH 参数.

# 要求

要运行 SIH，您需要

从 PX4 v1.14 开始，您可以将 SIH 作为 SITL 运行，在这种情况下不需要飞行控制器。

# 设置 SIH

设置 SIH

  1. 用 USB 电缆将飞行控制器连接至台式电脑
  2. 打开 QGroundControl，等待飞行控制器启动并连接。
  3. 开放 载具设置 > 机身 然后选择所需的帧：

然后自动驾驶仪将重新启动。重启后 sih 模块启动后，地面控制站地图上应显示飞行器。

警告

飞机需要以手动模式全油门起飞。此外，如果飞机坠毁，状态估计器可能会丢失其固定值。

# 设置显示屏

显示模拟载具：

  1. 关闭 QGroundControl (如果打开）。

  2. 拔下飞行控制器的插头并重新插上（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/simulation/jmavsim/jmavsim_run.sh -q -d /dev/ttyACM0 -b 2000000 -o

    旗帜在哪里

    • -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。

# 作为 SITL 运行 SIH（无硬件）

从 v1.14 版起，SIH 可作为 SITL（软件在环）运行。这意味着仿真代码将在笔记本电脑/计算机上执行，类似于 Gazebo 或 jMAVSim。在这种情况下，您不需要飞行控制器硬件。

以 SITL 运行 SIH：

  1. 安装 PX4 开发工具链.

  2. 为每种载具类型运行相应的 make 命令（在 PX4-Autopilot 资源库的根目录下）：

    • 四旋翼飞行器：

      生产 px4_sitl sihsim_quadx

    • 固定翼（飞机）：

      生产 px4_sitl sihsim_airplane

    • XVert VTOL 尾翼設計：

      生产 px4_sitl sihsim_xvert

SITL 可使模拟运行速度超过实时速度。要以比实时快 10 倍的速度运行飞机模拟，请运行命令 L

px4_sim_speed_factor=10 生产 px4_sitl sihsim_airplane

# 动态模型

各种载具的动态模型如下

  • 四旋翼飞行器 pdf 报告 (打开新窗口）.
  • 固定翼：灵感来自博士论文："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：灵感来自硕士论文："飞翼尾翼无人飞行器的建模与控制"，Chiappinelli，Romain，导师：Nahon，Meyer，麦吉尔大学，硕士论文，2018 年。

# 视频

# 荣誉

SIH 最初由 Coriolis g 公司开发。飞机模型和尾翼模型由 Altitude R&D inc. 公司添加。这两家公司都是加拿大公司：

该模拟器根据 BSD 许可免费发布。

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