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하드웨어 시뮬레이션

SIH(Simulation-In-Hardware)는 쿼드콥터용 Hardware In The Loop 시뮬레이션(HITL)의 대안입니다. 이 설정에서는 콘트롤러, 상태 추정기와 시뮬레이터와 같은 것들이 임베디드 하드웨어에서 실행됩니다. 데스크톱 컴퓨터는 가상 차량을 출력에만 사용됩니다.

SIH는 HITL에 비해 두 가지 이점이 있습니다.

  • 컴퓨터에 대한 양방향 연결을 하지 않으므로, 동기 타이밍을 보장합니다. 사용자는 고사양의 데스크탑 컴퓨터가 필요하지 않습니다.

  • 전체 시뮬레이션은 PX4 환경에서 유지됩니다. PX4 개발자는 수학적 모델을 시뮬레이터에 손 쉽게 통합할 수 있습니다. 예를 들어, 공기역학적 모델이나 센서의 소음 수준을 수정하거나 시뮬레이션 센서를 추가할 수 있습니다.

SIH는 새로운 PX4 사용자가 PX4와 다양한 모드 및 기능에 익숙해지고, 실제 RC 컨트롤러로 쿼드콥터를 조종하는 방법 학습에 사용할 수 있습니다.

동적 모델은 이 pdf 보고서을 참고하십시오.

또한 차량을 나타내는 물리적 매개변수(예: 질량, 관성 및 최대 추력)는 SIH 매개변수에서 쉽게 수정할 수 있습니다.

"Dynamics modeling of agile fixed-wing unmanned aerial vehicles." ("민첩한 고정익 무인항공기의 역학 모델링.") Khan, Waqas, supervised by Meyer Nahon, McGill University, PhD thesis, 2016.

또한 차량을 나타내는 물리적 매개변수(예: 질량, 관성 및 최대 추력)는 SIH 매개변수에서 쉽게 수정할 수 있습니다.

요구 사항

SIH를 실행하는 것은 기체를 선택하는 것과 같이 쉽습니다. USB 케이블로 자동조종장치를 데스크탑 컴퓨터에 연결 부팅후, 지상관제소를 사용하여 SIH 기체를 선택합니다.

  • -q - QGroundControl에 대한 통신 허용(선택 사항)

  • 쿼드로터용 SIH는 PX4 v1.9부터 지원됩니다.

  • 고정익(비행기)용 SIH는 PX v1.12(현재 마스터 브랜치) 이후 버전에서 지원됩니다.

SIH 설정

SIH를 실행하는 것은 기체를 선택하는 것처럼 용이합니다. USB 케이블을 사용하여 자동 조종 장치를 데스크탑 컴퓨터에 연결하고 부팅한 다음, 지상 관제소를 사용하여 SIH Quadcopter X 또는 SIH 평면 AERT를 선택합니다. 그러면, 자동조종장치가 재부팅됩니다.

SIH 기체가 선택되면 SIH 모듈이 자체적으로 시작되며, 차량은 지상 관제소 지도에 표시됩니다.

비행기는 최대 스로틀에서 수동 모드로 이륙하여야 합니다. 또한, 비행기가 바닥에 떨어지면 상태 추정기가 수정 사항을 잃을 수 있습니다.

디스플레이 설정

SIH는 패시브 커플링 시스템을 기반으로 하는 새로운 유형의 수직 이착륙(VTOL) 무인 항공기(UAV)를 개발하는 캐나다 회사인 Coriolis g Corporation에서 개발하였습니다.

  • PX4 v1.11의 쿼드로터

  • PX4 마스터(또는 PX4 v1.12 이후 릴리스 버전)의 고정익

시뮬레이션된 차량을 표시하려면:

  1. QGroundControl을 닫습니다(열린 경우).

  2. 하드웨어 자동 조종 장치의 플러그를 뽑았다가 다시 꽂습니다(부팅하는 데 몇 초 정도 걸림).

  3. 터미널에서 jmavsim_run.sh 스크립트를 입력하여, jMAVSim을 실행합니다.

    ./Tools/jmavsim_run.sh -q -d /dev/ttyACM0 -b 2000000 -r 250 -o

    여기서 플래그들은 아래와 같습니다.

    • -q - QGroundControl에 대한 통신 허용(선택 사항)

    • -d Linux에서 직렬 장치 /dev/ttyACM0를 사용합니다. MacOS에서는 /dev/tty.usbmodem1를 사용합니다.

    • -b 직렬 전송 속도를 2000000으로 설정합니다.

    • -o - jMAVSim을 디스플레이 전용 모드로 시작합니다(즉, 물리적 엔진이 꺼지고 jMAVSim은 SIH가 제공한 궤적만 실시간으로 표시함).

    • 항공기를 표시하려면 플래그 -a를 추가합니다. 이 플래그가 없으면 기본적으로 쿼드로터가 표시됩니다.

  4. 몇 초 후에 QGroundControl을 다시 오픈할 수 있습니다.

이 시점에서 시스템은 시동후 비행할 수 있습니다. 차량은 jMAVSim과 QGC Fly 보기에서 움직이는 것을 관찰할 수 있습니다.

개발진

SIH는 원래 Coriolis g Corporation에서 개발하였으며, 비행기 모델은 Altitude R&D inc에서 추가되었습니다. 둘 다 캐나다 회사이며 Coriolis는 수동 커플링 시스템 www.vogi-vtol.com을 기반으로 하는 새로운 유형의 수직 이착륙(VTOL) 차량을 개발합니다. Altitude R&D는 역학, 제어 및 실시간 시뮬레이션에 특화되어 있습니다. 그들은 SIH를 BSD 라이선스에 따라 무료로 출시된 쿼드로터 및 비행기를 위한 간단한 시뮬레이터로 제공합니다.

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