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数字沙盘 科研福利|基于模型设计的飞控Firmament Autopilot内测招募!

时间:2020-10-16 21:06来源:绘芯教育 作者:admin 点击:
FMT提供种类丰富而且功能完善的仿真模型,可以很容易的基于已有模型或者提供的模型模板进行二次开发。FMT飞控依托Matlab/Simulink平台提供了强大的仿真功能,如模型在环(MIL),软件在环(SIL),硬件在环(HIL)仿真等。

Firmament Autopilot(简称FMT)是首个基于模型设计 (Model-Based Design, 简称MBD) 的开源自驾仪。FMT项目从Starry Pilot开源飞控发展而来,耗时四年开发完成。基于目前最流行的开源飞控硬件Pixhawk,包括一个用C语言实现的嵌入式飞控系统 FMT Firmware 以及基于 Matlab/Simulink 开发的算法模型库和仿真框架 FMT Model。

相比其它传统飞控系统,基于FMT平台可以更快速的开发和验证算法,无需手动编写嵌入式代码,只需要在Simulink中通过图形化的方式设计算法模型然后一键生成C/C++代码。生成的代码可以直接合入飞控而无需修改和编写任何嵌入式代码,大大提高算法的开发和验证效率。

FMT优势:

基于模型设计是一种数学及可视化的设计方法,通过图形化的方式设计复杂的飞控或者其它控制系统。MBD的设计模式已经广泛应用于汽车以及航空航天领域,其科学性和可靠性也早已被充分证明。传统的手动编码的开发模式固然有其优势,但是其劣势也越来越明显。特别当系统变得越来越庞大,功能越来越复杂,使用手写的算法模块变得越来越难以维护,也不可避免的形成代码的安全性和可移植性越来越差。

FMT 作为首个完全基于MBD开发的飞控系统汽车仿真实验室,其核心算法在 Matlab/Simulink 平台上搭建,承继了 MBD 开发模式的诸多优点,如:

●极大提升算法开发效率,节省时间和人力成本。

●减少手动编写代码过程中产生的错误,提升系统稳定性。

●极大提升算法的优化和Debug效率,简化系统测试和验证流程。

●提高算法的可维护性和可移植性。

FMT Firmware:

FMT Firmware 为飞控的嵌入式部分,采用分层设计模式,层与层,模块与模块之间松耦合,更易于裁剪和移植。

FMT Firmware 具有轻量级,易于阅读和使用的特点,并且兼具稳定性和实时性。总结起来,FMT Firmware 的优势包括:

·C 语言编写的轻量级飞控系统,更易使用和二次开发。

·跨台的开发工具链,支持Windows/Linux/Mac OS。

·支持MBD设计模式,大大提升开发和测试效率。

·支持当前最流行的开源飞控硬件 Pixhawk。

·高实时性,时间误差

·更高运行效率和更低的CPU使用率。提供更大算力空间用以提高算法复杂度和运行频率。

·支持 Mavlink V1.0/V2.0和主流地面站 QGC,Mission Planner等。

·支持硬件在环仿真 (HIl/SIH)。

·高度模块化,松耦合的软件架构,易于裁剪和移植。

其架构如下图所示:

汽车仿真实验室

FMT Model

FMT Model 为 基于 Matlab/Simulink平台编写的一个完整的仿真模型框架和算法模型库。支持模型在环仿真 (Model-in-the-loop Simulation, MIL),软件在环仿真 (Software-in-the-loop Simulation, SIL) 和开环仿真 (Open-loop Simulation)。

FMT Model 的模型库包括一套完整的无人机算法模型。可以分为导航系统,飞行管理系统,控制系统和被控对象模型四个部分。每个部分包含多种类的算法模型,以支持不同的算法和被控对象。

其架构如下图所示:

汽车仿真实验室

其中算法库通过Github Submodule的方式进行组织,用户可以用来独立维护自己的算法模型,并添加到FMT Model的仿真框架中。FMT提供种类丰富而且功能完善的仿真模型,可以很容易的基于已有模型或者提供的模型模板进行二次开发。

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