基于嵌入式实时Linux的无人机半物理仿真平台研究

摘要

半物理仿真技术在飞行控制系统的分析、设计、开发、试验中具有重要的作用。高逼真度仿真平台的开发是一项挑战性的任务，需要硬件和软件的综合考虑。本文研究基于嵌入式实时Linux 和PC/104 总线，构建无人机半物理仿真平台；仿真软件基于设计模式思想开发。 本文的主要研究内容和研究成果如下： 一．建立了半物理仿真平台：该平台由监测计算机和仿真计算机组成。仿真计算机基于PC/104 总线构建，包括CPU 卡、DAQ 卡以及多串口卡等。在半物理仿真闭环回路中，包含嵌入式仿真系统、执行机构以及飞行控制计算机等。 二．开发出嵌入式实时Linux 系统：基于仿真计算机，利用Linux 2.6 内核和Linux 实时扩展RTAI，在CF 卡上构建了嵌入式实时Linux 系统，并开发了数据采集卡驱动程序。该系统各项实时性指标在0.8us～70us 之间，满足实时飞行仿真的需要。 三．运用设计模式思想研究飞行仿真软件结构，并设计了飞行仿真软件。 四．利用RTAI 实时编程完成仿真软件的开发。包括飞行仿真、GPS 仿真以及串口通讯、数据采集等接口软件。 本文构建了一个小型便携式的通用无人机半物理仿真平台，利用该半物理仿真平台可大大减少无人机飞行控制系统的研制周期，降低成本，减少风险。