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·里德尔参加研究生水平的GNC课程时，他们进行了一个为期一学期的项目，为天行者无人机设计和实现飞行控制系统。学生们面临着集成和校准许多板级传感器和设备的挑战。他们还必须开发传感器接口固件和C语言的基本操作系统，几乎没有时间设计和测试飞行控制软件。

哈特利回忆说:“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完成。”“我们希望消除低水平的计算机和软件工程方面的内容，以便下一个选修这门课程的学生可以专注于GNC设计，并在实际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开发团队的成员ArduPilot Mega 金宝appSimulink blockset通过天行者无人机(Skywalker UAV)的飞行测试，对其进行了改进和验证。

该区块集包含用于访问GPS、加速度计、磁力计和其他ArduPilot传感器的组件。Hugon和Hartley使用C语言为每个块开发了传感器接口代码，并使用开源版本的代码作为起点。然后，他们根据测试数据改进了代码，并将其包装在s函数中，以便可以在Simulink模型中使用。金宝app

工程师们通过使用该区块集来实现他们作为Embry-Riddle GNC课程一部分开发的控制系统，证明了该区块集的功能。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。金宝app

为了准备闭环仿真，他们在Simulink中创建了无人机的植物模型。金宝app在课程中飞行动力学与控制在美国，Embry-Riddle的学生使用Simulin金宝appk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模块进行仿真，以设金宝app计和调整飞行控制模型。金宝appSimulink对目标硬件金宝app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，并根据结果改进仿真和控制解决方案。仅经过6次试飞，学生们就能够最终确定模拟和控制方案。

在最后的试飞中，飞机自主导航了一个有12个航路点的航线。

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