RflySim平台+多旋翼飞行器实践教程,将如何成就业界未来?

   日期:2020-09-12     来源:宇辰网    作者:彭辉    浏览:6    评论:0    
核心提示:RflySim教育版和商业版共通的地方,就是将基于模型的开发这种全新的流程展现给业界。RflySim教育版的扩展性可以有很多个,可以适用于高校,科研机构,也包括企业。商业版注重于单个飞行器的可靠飞行控制的开发,比较适合于注重于高安全的如飞行汽车飞控软件的开发与测试。
 成为一名无人系统领域的工程师,有相当的难度系数,但对于一个企业或单位而言,没有这样的工程师,也就意味着没有核心竞争力。如何在具有较高难度系数和核心竞争力之间取得平衡?

无人系统的前景正越来越明朗和开阔。

 

尤其是今年以来的疫情防控中,无论是喷洒消毒、还是疫情宣传与巡查、物资运送等,无人机、无人车都起到了不可替代的作用。成为一名无人系统领域的工程师,是面向未来的“香饽饽”中,越来越闪耀的那一个。

对于更多的人而言,唯一的问题,大概是有没有在相对较短的时间内成为无人系统领域工程师的可能性?

 

由北航可靠飞行控制研究组打造的RflySim平台加教程的“解决方案”,就是在这样的情势下应运而生。其最大的特色,在于大大降低了个人成为无人系统领域工程师的研究门槛和开发难度。

这在业界是毫无疑问的首开先河之举。

降低工程师门槛,基于RflySim的开发已做到“傻瓜式”

RflySim平台的开发前后共有两三年之久,由北京航空航天大学全权教授领衔,北航可靠飞行控制组的戴训华、王帅、柯晨旭三人负责,目前RflySim平台已正式向外界推广。

 

创办RflySim平台的初衷,源于团队实验室在开发算法应用到实际飞行时,实现一个很简单的算法,竟然花了三四周的时间,“刚好我们实验室有代码生成的一些经验,我们就想把这个平台做起来以后,既能方便我们自己的科研,也可以为未来其他有类似问题的人服务。”根据全权教授的介绍,从时间上说看,有关这个想法最初可追溯到2017年,正式启动则是在2018年年初。

 

RflySim平台的打造,是业界毫无疑问的开先河之举,其对夯实国内包括无人机及其他无人系统的基础促进作用表现在:第一它是在国内推行基于模型的开发理念,这个理念也是目前中航工业极力推行的理念——基于模型的系统工程MBSE。MBSE这样的一套方法论,可以用MATLAB来完成,也可以用其他的软件工具来做完成。

 

“我们首先是要在高校培养新生力量,用先进的工具来提高他们的开发效率,这是第一个贡献。第二个贡献在于我们的平台具有分布式构架来保证任意数量无人机集群仿真的实现,也使用了Unreal Engine 4(UE4, 虚幻4)这样最新的三维引擎来保证逼真的显示效果并提供视觉控制功能,有利于我们在科研上做一些大规模的飞行器仿真,加速我们的科研。

 

 

 

如果你要接触诸如MBSE这种基于模型的系统工程,RflySim平台可以帮助你快速入门。“RflySim平台目前主要面向高校和研究所、公司,平台的核心是降低门槛。” 在RflySim平台上,算法从开发到真机实验通常包括四个阶段,算法开发与软件在环仿真(数字模型+控制算法)测试、控制算法自动代码生成并部署到真实控制器硬件、硬件在环仿真(实时仿真器+控制器硬件)测试、真机部署(真实机架+控制器硬件)与飞行实验。正是这样循序渐进的开发与测试流程,保证了最终控制算法在真机上的快速实现。

 

RflySim平台的开发主要由戴训华负责,王帅负责平台的课程开发,柯晨旭主要负责平台商业版。目前,“RflySim平台有好几个版本,其中教育版开发很长,因为它是一个很大的体系。”自动化专业博士戴训华表示,自己做这个平台的目的就是要让人们能在无人机、无人车、机器人等智能系统的控制上更快的上手。

 

目前,RflySim平台已基本上实现傻瓜式的操作,“平台可以通过脚本实现一键安装,底层控制算法可以通过Simulink一键自动生成代码并烧入飞控,像多旋翼、固定翼、无人车等不同载具的实时运动仿真模型可以通过Simulink建模并自动导入,一些复杂的视觉与集群算法的仿真可以通过我们的自动化脚本实现一键启动一键测试,三维引擎中的高逼真地形场景和飞机模型的导入也非常简单。”戴训华说,即便不是飞控或者说自动化专业的人,也能很快的去做研究,“傻瓜式的操作解决了高门槛的难点。”

RflySim教育版商业版,主打易用性和可靠性

重磅加持RflySim平台的,是一本由全权、戴训华、王帅编撰的《多旋翼飞行器设计与控制实践》。该书分为实验平台和实验任务两大部分,其中实验平台依托为该书特别设计的RflySim平台,利用先进的开发理念——“基于模型开发”流程,将多旋翼飞行器以及Pixhawk自驾仪等紧密连接。实验任务则包括动力系统设计、动态系统建模、传感器标定、滤波器设计等8个实验,适合无人机特别是多旋翼飞行器设计与控制的爱好者。

 

王帅负责《多旋翼飞行器设计与控制实践》后面一系列的实验,他认为使用RflySim这个平台其实很容易,剩下的是个人对具体开发项目所需知识的基础。

从《多旋翼飞行器设计与控制实践》这本书大致的特点看,首先是它有RflySim平台做支持。第二是课程非常的系统化,环环相扣。另外一方面是,每一个课程里面都有阶梯式的基础实验,有分析实验和设计实验帮助学习者理解实验原理。

 

RflySim根据硬件在仿真方式的差别分为两个版本,即教育版和商业版。目前,教育版的基础功能是随书发布的完全免费,而教育版的高级功能主要针对视觉与集群算法的开发,会收取一定费用。另外,商业版主要针对控制系统软硬件整体的可靠安全测试,由于需要对飞机与飞控进行深度定制,也会收取一定费用。目前,飞思实验室作为RflySim平台的官方服务商,负责技术咨询和销售。

教育版RflySim 强调易用性,使用个人电脑就可以运行模型,通过串口与控制板进行通信。商业版RflySim 强调可靠性,使用带FPGA的高性能实时仿真器来运行飞机模型和传感器芯片等,采用高速通信接口与控制板通信。

在主要负责平台商业版的柯晨旭看来,RflySim平台可以算是给国内的相关行业补短板的存在,“之前调代码费时费力,现在是自动代码生成,可以加快整个流程,包括你的开发测试。”这个“加快”的概念,是速度可以达到之前的2-3倍。“有了这套东西你不需要去过于关注底层的代码,更多的去关注图形化的界面下的逻辑关系并进行修改,加上仿真程序,可以在仿真阶段就把很多问题都解决掉。” 

 

当前,无人机行业除了研究所和高校之外,大部分的无人机公司都受到比如说经验、财政的影响,很难聘请到大量的专业工程师。但每个做开发的公司,又都需要这样的人才。鉴于一般无人机公司规模都比较小,人员流动比较频繁,能在各个位置都能顶上的人就显得非常重要。

“目前来说,RflySim平台在全世界范围内都可以说很好的创意平台,截止目前大概有70%的用户是海外用户。”戴训华说,相对而言,因为国内无人机发展比国外更快,国外在这方面的教育也相对要落后,所以,RflySim平台其实也是个国际性的平台。

未来RflySim平台的目标是做成“全球性的评测平台”

5月31日,北航可靠飞行控制研究组举办了一次公开讲座,主要介绍“如何利用RflySim平台培养更多的飞控全栈式工程师”,6月份又跟唐朝机器人做了一个多旋翼快速开发的课程,目前已招收了100多名学员,讲解平台的基础功能。

 

“RflySim教育版和商业版共通的地方,就是将基于模型的开发这种全新的流程展现给业界。”全权告诉记者,RflySim教育版的扩展性可以有很多个,可以适用于高校,科研机构,也包括企业。商业版注重于单个飞行器的可靠飞行控制的开发,比较适合于注重于高安全的如飞行汽车飞控软件的开发与测试。

 

目前,国内的无人机行业应该说全栈式工程师很少。“全栈式工程师需要对飞行器的各类知识都比较了解,打造全栈式工程师应该具备两个方面条件:一方面是理论知识的完整度,一个是实践方面的知识完整度,我们是相当于两个方面都整合到。理论方面我们有《多旋翼飞行器设计与控制实践》,实践方面整合到RflySim这个平台。”

 

“我们做RflySim平台,包括我们《多旋翼飞行器设计与控制实践》的出版,就是为了培养全栈式工程师,RflySim提供一个帮助全栈式工程师能够快速开发的平台,这样公司就可以用最少的人来做他想做的事情。”全权说。

与此同时,那些原来即便不是做无人机方面的人,通过学习课程,进入无人机公司时相信也会更加顺畅。通过这些学习,加上个人的工作的经历,以及原来的知识储备,可以进一步的加深对整个系统的了解,甚至未来成为总师。“我们就是为了打造和培养 CTO(技术总监)。”

 

全权表示,未来他的团队将把相应的课程做得更加完整完善,争取能够发起一个基于RflySim平台物理仿真环境的全球性比赛。并且将争取进一步的标准化,使得一般人更容易入手,让平台变得更加容易使用。同时也希望把RflySim做成标准化的评测平台,以进行一些算法的评测,最终做成一个全球性的评测平台——不光面向国内,同时面向全世界。

在他看来,目前就整个无人机行业而言,存在较弱的环节里,一个是开发效率,一个是可靠性安全性。“RflySim平台和我们最新出版的书籍,其实就是希望可以作为行业发展的补充,作为基于模型开发这个理念的先行者。”

 
标签: 无人系统
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