Embry-Riddle学生和湾流工程师在Arduino平台上设计和实现嵌入式飞行控制系统

当湾流工程师François Hugon和Robert Hartley在恩布里·里德尔(Embry Riddle)参加研究生水平的GNC课程时，他们进行了一个为期一个学期的项目，为一架天行者(Skywalker)无人机设计和实现飞行控制系统。学生们面临着整合和校准许多板级传感器和设备的挑战。他们还必须用C语言开发传感器接口固件和一个基本的操作系统，几乎没有时间设计和测试飞行控制软件。

“我们花了很多时间编写和调试数百行C代码来访问和处理用于控制飞机的传感器输出数据，这门课程的总体目标几乎不可能在一个学期内实现，”哈特利回忆道。“我们希望消除低层次的计算机和软件工程方面的内容，以便下一个学习这门课程的学生能够专注于GNC设计，并在真实的飞行测试中测试他们的飞行控制系统。”

这两名工程师是一个研发团队的成员ArduPilot Mega 万博1manbetxSimulink块集通过在天行者无人机上的飞行测试，对其进行了改进和验证。

该模块包含用于访问GPS、加速度计、磁强计和其他ArduPilot传感器的组件。Hugon和Hartley用C语言为每个区块开发了传感器接口代码，并以代码的开源版本作为起点。然后，他们根据测试数据改进了代码，并将其封装在s函数中，以便在Simulink模型中使用。万博1manbetx

工程师们通过使用区块集来实现一个控制系统来证明区块集的功能，该控制系统是他们在安伯里-里德尔GNC课程中开发的一部分。该系统还包括导航算法、卡尔曼滤波估计算法和在Simulink中建模的控制律。万博1manbetx

为了准备闭环仿真，他们在Simulink中创建了无人机的植物模型。万博1manbetx在课程中飞行动力学与控制在美国，Embry-Riddle的学生使用Simulin万博1manbetxk为其他飞机创建类似的飞行动力学模型。

工程师们在Simulink中使用ArduPilot Mega模块进行了仿真，以万博1manbetx设计和调整他们的飞行控制模型。万博1manbetxSimulink万博1manbetx对目标硬件的内置支持使他们能够将飞行控制模型直接加载到ArduPilot Mega硬件上，用于飞行测试。他们从简单的功能开始，在飞行过程中收集数据，在MATLAB中分析数据，并根据结果完善仿真和控制解决方案。仅经过六次试飞后，学生们就能够完成模拟和控制解决方案。

在最后一次试飞中，这架飞机自主航行了12个航路点。

Moncayo教授在他自己的研究中使用ArduPilot Mega块来建造低成本的无人机，用于容错飞行控制系统的初步测试。预计Embry-Riddle的学生也将在即将到来的GNC课程中使用它。