基于ICF5的实时仿真

作为FMT的首款自研的国产开源飞控硬件平台，ICF5不仅功能强大，而且高颜值和高性价比获得了用户的一致好评。

FMT ICF5飞控

ICF5购买链接​item.taobao.com/item.htm?id=705459383848&ali_refid=a3_430620_1006:1123834906:N:O3mcoUggvOmuxWcZ5TrtiQ%3D%3D:69fa2cb78214f2a9eeb73ab7c59bb9ba&ali_trackid=162_69fa2cb78214f2a9eeb73ab7c59bb9ba&spm=a21n57.1.0.0#detail

但是ICF5的功能不仅限于一款飞控平台，ICF5还可以作为实时仿真目标机提供了实时仿真的接口，能够运行无人机或者其它被控对象的物理模型并开展半实物（Hardware-in-loop, HIL）或者纯硬件（Simulator-in-hardware，SIH）实时仿真。相比于动辄上万或者上十万的实时仿真机，ICF5可谓是“真香”。

ICF5支持基于模型设计（Model-based design，MBD），可以使用Simulink搭建被控系统的模型。目前ICF5内置了多款无人机的被控对象模型，也可以基于FMT来轻松搭建其它的被控对象模型。

多旋翼被控对象模型MC-Plant​github.com/Firmament-Autopilot/FMT-Model/tree/master/model/Plant/MC-Plant

固定翼被控对象模型FW-Plant​github.com/Firmament-Autopilot/FMT-Model/tree/master/model/Plant/FW-Plant

 

模型可以直接生成C/C++代码烧录到ICF5中实时运行。

 

运行数据可以被ICF5记录下来，并导入Matlab中查看。

半实物仿真

半实物仿真，亦称硬件在环仿真，是一种实时仿真技术，它将真实的硬件与计算机仿真技术相结合，用于测试和验证嵌入式系统的性能。在HIL仿真中，嵌入式系统被连接到仿真器或模拟器上，并与真实的物理设备进行交互，以模拟实际环境中的操作和反馈。通过HIL仿真，可以更全面、准确地评估嵌入式系统的性能和可靠性，以及它们与周围环境的交互。

ICF5可以作为仿真机运行被控系统模型，同时还提供了丰富的硬件接口，如串口，SPI，IIC，USB，网口，CAN等用于跟外部控制器和仿真电脑进行数据交换。

纯硬件仿真

纯硬件仿真类似于半实物仿真，都是基于硬件的仿真技术。他们的主要区别在于，纯硬件仿真时将被控系统模型和控制器合二为一，即在一个硬件上同时运行Plant和Controller。他的好处是可以简化硬件结构和成本，同时也省去了中间通信所带来的信号延时和带宽问题。

仿真步骤

以纯硬件仿真为例，下面介绍一下使用ICF5进行实时仿真的基本步骤：

1. 获取FMT-Firmware的最新代码。可从如下Github地址拉取。

FMT-Firmware​github.com/Firmament-Autopilot/FMT-Firmware

2. 在fmtconfig.h中打开FMT_USING_SIH的宏，即开启SIH仿真功能。

3. 输入scons -j4编译多旋翼固件（默认）。如果要编译固定翼的固件，请使用scons -j4 --vehicle=Fixwing。

4. 将固件下载到ICF5飞控中。飞控运行起来后，可以在控制台输出中看到Plant模型已经被加载。

5. 将遥控器连接到飞控（也可以选择不使用遥控），同时连接上地面站。然后可以像操作真实飞机一样进行仿真测试。比如使用遥控器控制飞行，或者使用地面站绘制航点等。

仿真演示案例

下面演示一些实际的仿真案例。