1.1 平台的简介与安装(Introduction and installation of the platform)
- 本讲PPT公益课视频地址为:
- 软件的使用与配置:https://www.bilibili.com/video/BV1UL4y1F7NL
- 硬件的使用与配置: https://www.bilibili.com/video/BV1qY4y187NZ
- 更多课程资源:https://space.bilibili.com/3493283546269949?spm_id_from=333.1007.0.0
- 或使用手机扫码观看:
RflySim平台在线文档地址为:https://doc.rflysim.com 详细、全面、实时更新
本课程所需教具购买(已配置好,到手即用,可跳过本PPT硬件配置部分),可以访问如下淘宝店链接,或淘宝App扫描右侧二维码 https://shop212206553.taobao.com/
1.1.0 RflySim平台简介:
RflySim是一套专为科研和教育打造的Pixhawk /PX4 和MATLAB/Simulink生态系统或工具链,采用基于模型设计(Model-Based Design, MBD)的思想,可用于无人系统的控制和安全测试。
版本区别说明(Version Differences)(详见链接或二维码 http://rflysim.com/doc/RflySimVersions.xlsx):
- RflySim平台目前分为了三个版本:基础版(免费)、高级体验版(免费)和高级完整版(付费,请咨询 service@rflysim.com )。
- 基础版作为实验平台对应了《多旋翼飞行器设计与控制实践》一书,安装包体积较小,只包含了PX4底层算法Simulink开发的功能。
- 高级体验版 在 基础版 上增加了飞机动力学模型开发、UE4三维场景开发、视觉控制开发和集群算法开发等功能,但是限制了集群数量和分布式仿真等功能。
- 高级完整版 在 体验版 上增加了最新的UE5引擎、全球大场景仿真、分布式局域网集群视觉仿真等功能。
1.1.1 检查电脑配置(Check computer configuration)
为了流畅运行RflySim平台,推荐以下电脑配置:
- 系统:Windows 10 x64`系统(版本大于等于1809)
- CPU:Intel i7 八代处理器及以上,或同等性能AMD处理器
- 显卡:独立显卡NVIDIA GTX2060及以上,或同等性能AMD显卡
- 内存:容量16G及以上,频率DDR3 1600MHz及以上
- 硬盘:安装盘剩余容量40G及以上(推荐固态硬盘)
- 显示器:分辨率`1080P(1920*1080)及以上(推荐双屏幕)
- 接口:至少有一个USB Type A接口(可用扩展线)
- MATLAB:2017b或以上版本(推荐2017b版本)
注:电脑配置应该越高越好,低配电脑也可以运行本平台Demo,但是可能出现控制不稳定、实验效果不佳等问题。MATLAB请提前自行安装;本平台适用于游戏本或游戏主机,专业服务器和图形工作站不兼容本平台,会出现抖动与卡顿。
1.1.2 软件获取及安装(Software acquisition and installation)
- 获取安装包:从官方途径获取最新.iso的镜像(完整版是RflySimAdv3Full-****.iso,体验版是RflySimAdvFree-****.iso 后面****表示版本号)可以鼠标右键 - 打开方式 - Windows资源管理器来加载镜像
(或用解压软件解压,或用虚拟光驱加载)从而获取下图所示安装包文件夹- 注意:基础版和高级体验版镜像可以通过填写邮箱的方式,从 https://rflysim.com/download 获取云盘下载链接。
- 完整版下载链接和注册码请咨询service@rflysim.com
- 我们分享的云盘链接和密码不会变更,但里面的安装包会经常更新,因此以云盘中安装包更新的时间为版本基准。
- 注意:“5.PPTs” 文件夹有最新的PPT教程,运行安装脚本后会复制到PX4PSP目录,readme.txt有版本号、更新时间和更新内容
1.3 启用WSL子系统功能(Enable WSL subsystem functions)
1.对于Win10和Win11系统:推荐使用Win10WSL编译器,需要先进行如下操作:
- 开启WSL子系统功能:双击“0.UbuntuWSL\ EnableWSL.bat”脚本(先关闭杀毒软件以免拦截),在“用户账户控制”窗口点击“是”,即可自动开启WSL子系统。
- 注意:电脑首次执行本命令, 需要在弹出窗口中输入“Y”来确认并重启电脑。如果非首次执行本命令,窗口会自动关闭,不需要重启电脑。
- 注意: 若出现闪退等问题,请在CMD窗口输入wslonfig命令来检验是否安装成功。提示命令不存在诸尝试关闭杀毒软件,再按“0UbuntuWSL\readme.pdf” 的流程尝试手动开启。
1.1.4 一键安装脚本(One-click install script)
- 点击MATLAB的“浏览文件夹”按钮,定位到刚才加载iso镜像得到的OnekeyScript.p所在文件夹,鼠标右键OnekeyScript.p 文件,点击 “运行” 按钮(或在窗口输入OnekeyScript 命令)
- 完整版会弹出激活页面,获取序列号后输入即可。体验版不会弹出激活窗无需输入序列号!
- 接着会弹出如右图所示安装页面(安装前请按照安装包内readme.txt事项关闭杀毒软件)
- 注:为提高安装速度并确保安装顺利完成,请关闭所有杀毒软件,以及Win10/11安全中心的“实时保护”
1.1.5 推荐安装配置-首次运行(Recommended Installation configuration - First run)
首次安装本平台 (或还原平台配置)可直接使用右图默认配置,全选“是”,点确定即可一键安装; 底层飞控开发的用户,可根据需求修改:
1、针对Pixhawk 4飞控的底层开发,选择编译命令“px4_fmuv5_default” (如果手上是其他飞控硬件,请自行修改,详见硬件使用指南);
- 2、使用较新的PX4固件 PX4-1.12.3,固件版本选择“6” (顶层算法开发需要≥4即≥ 1.10固件,具体参考硬件使用指南);
- 3、使用Win10WSL编译器,因此编译器选“1”; 注:也可不安装WSL子系统,选“3”Cygwin(适用于Win7+),但是存在长时间运行不稳定问题,不推荐此方式。
- 4、是否屏蔽PX4输出选择“是”,用于满足底层算法开发需求(本选项不会屏蔽PX4_SITL控制器的输出,因此可以正常进行软件仿真)。
- 5、首次安装其余全部默认选“是”,再点击“确定”按钮即可开始安装。
- 注:免费版固件只能选1和6,编译器只能选1和2。若需要支持其他固件、编译器、Win7系统和三维场景,请联系service@rflysim.com 获取完整版或者增量包。
- 注:Win7系统,固件编译器选3:Cygwin即可(限完整版),也适用于WSL安装不上的用户。 如果不是首次安装,而是平台更新,第7和8项可以选“否”,以节省安装时间。
1.1.5 推荐安装配置-后续更新(Recommended installation configuration - Subsequent updates)
下载新安装包再次运行安装脚本,界面如图所示。
可以看到第5项到第9项的默认选项变为了“自动”,而不是“是”或“否”
- 在自动模式下,脚本会根据安装包内文件更新,或者选项2到选项3的项目变化,来自动确定是否更新文件,降低使用难度。
- 当下载了新的安装包时,直接选择右图的默认 配置,即可做到只更新安装包内本次修改升级 过的文件,可以大大提高安装时间。
- 如果需要还原固件、编译器、程序包等,也可以将“自动”改为“是”,来实现强制更新。
- 注:“6.是否...程序包”的输入除了“自动”、 “是”和“否”,还可以单独指定强制更新的模块(逗号分隔)以节省时间,可选模块包括CopterSim,drivers,FlightGear,QGroundControl, RflySim3D,RflySimAPIs,UE3DDisplay
- 注:强调:“自动”表示如果相关功能有更新会自动重装对应程序,以便提高平台安装速度,也可根据自己需求改为“是”或“否”;如果更新平台时出现蓝屏死机,请运行后文一键脚本卸载平台,再全新安装。
1.1.6 安装后效果(Effect after installation)
- 如下图所示,在安装目录(默认是C:\PX4PSP)下可以得到一系列的文件夹,其中“ RflySimAPI” 文件夹是高级功能的接口教程文件夹,最为重要。
- 如下图所示,在RflyTools文件夹内可以得到一系列的快捷方式(注:RflySim3DNew是完整版独有)
1.1.7 安装后的Simulink工具箱(After installation of the Simulink toolbox)
- 打开MATLAB,任意新建 一个Simulink程序,进入库浏览(Librarybrowser)页面。
- 如图,向下翻可以看到Pixhawk Target Blocks的工具箱,说明安装成功。
- 本功能针对底层飞控算法开发,支持Simulink设计飞控算法,并生成代码上传到Pixhawk中,进行硬件在环仿真和真机实验
- 进入QGroundControl软件,进入小飞机(飞行控制)页面,点击“起飞”按钮。
- 会弹出确认滑块,将其拖到最右侧,开始自动起飞。
- 如果飞机能离地起飞,说明平台配置正确。
- 手动卸载:包含如下流程(可查看uninstall.m 内注释)
1.删除桌面RflyTools内所示快捷方式;
2.删除“[文档]\MATLAB\Add-Ons\Toolboxes\PX4PSP” 文件夹。
3.编辑MATLAB“pathdef.m”,查找并删除残余的PX4PSP路径条目;
4.在Windows系统中卸载Ubuntu 18.04 LTS程序。
5.删除[文档]目录下的QGroundControl、FlightGear等临时目录
6.删除RflyMaps的本地临时Cesium地图目录
7.注意:[文档]\Ogre目录下存储着序列号等文件sn6.txt,完整版会保留。
8.删除安装目录(默认“C:\PX4PSP”)文件夹内的所有文件和子文件夹
- 注:只有需要卸载本平台时才需要执行本页操作
1.1.10 平台安装故障排除(Platform installation troubleshooting)
- 如果蓝屏、无法仿真、或无法起飞,请确认以下要点
① 若出现编译缓慢、编译时蓝屏、SITL时无法连接QGC、Offboard无法控制飞机、局域网电脑无法联机等问题,请确认,请确认彻底关闭或卸载电脑杀毒软件(如联想电脑管家、火绒、360杀毒/安全卫士、腾讯电脑管家等),并关闭Windows10的实时保护!
③ CopterSim页面,消息框显示了“3D Fixed”字样,确保飞机模型正确初始化且连接飞控。
④ 重新运行一键安装脚本,并进入配置页面,确认固件版本≥PX4 1.10,编译器为Win10WSL。
⑤ 若还是无法起飞,请将图片和问题描述发布在https://github.com/RflySim/RflyExpCode/issues
⑥ 如安装时 MATLAB 出现文件占用的错误,首先尝试重启并重新打开MATLAB来安装,不能解决请卸载重装。
- 注:也可按照后文添加杀毒排除项
平台安装故障排除—添加杀毒排除项
- 点击电脑的设置,找到隐私和安全选项,然后打开Windows安全中心如下图所示。
- 注:该步骤是比直接关闭杀毒和安全中心更方便的方式,推荐使用。
- 然后打开病毒和威胁防护,找到管理设置选项,点击打开。
- 注:该步骤是以window11系统为例,其它系统操作方法类似,另外,所有杀毒软件应该都有添加排除文件夹的功能,都可按照此步骤添加。
平台安装故障排除—电脑配置问题 对于 电脑配置低,出现飞行仿真抖动 的用户,可以先尝试右键以管理员方式运行bat脚本。其次,可以修改bat脚本,查找并替换其中的RflySim3D字符为3DDisplay,启用简易三维引擎来观察效果。以SITLRun脚本为例,具体步骤如下:
打开平台的安装目录,默认为C:\PX4PSP\RflySimAPIs,找到SITLRun.bat的脚本。
右键编辑,修改bat脚本,使用替换工具,搜索并替换其中的所有RflySim3D字符为3DDisplay即可。
右键以管理员方式修改完的bat一键脚本。
- 注:平台推荐I7+3060及以上游戏主机配置,并保证功率供应,其他配置可能出现不兼容问题 ; 3DDisplay仅能用于单机姿态预览。