戴训华 副教授
中南大学 计算机学院
dai.xh@csu.edu.cn
http://faculty.csu.edu.cn/daixunhua/zh_CN


1.1 平台的简介与安装(Introduction and installation of the platform)

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RflySim平台在线文档地址为:https://doc.rflysim.com 详细、全面、实时更新

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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)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。
**2.对于Win7系统**(或Win10WSL编译器安装失败的情况):只能使用Cygwin编译器。这里可以跳过上文步骤,直接在后文的一键安装脚本页面,输入“PX4固件编译器”时选择“3”:Cygwin编译器。

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“”,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“”,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)

  • 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
> 注:此功能仅面向底层飞控算法开发用户, 视觉和集群算法开发用户不需要查看。 --- ### 1.1.8 平台安装成功验证(The platform is successfully installed) - 进入桌面“RflyTools”文件夹,双击“SITLRun”快捷方式,并输入1,再回车。 - 等到RflySim3D显示“\*\*\* EKF 3DFixed”(CopterSim上也会显示),表示飞控已经初始化完毕,可以开始控制自主飞行。

  • 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。
注:如果直接运行bat脚本出现飞机抖动,请用鼠标右键并使用管理员方式打开bat脚本!这样可以获取更高的运行优先级。 --- ### 1.1.9 平台软件卸载方法(Platform software uninstallation method) - **自动卸载:**用 MATLAB 打开安装包目录,运行 “uninstall.m” 脚本,即可完成所有卸载工作。
  • 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
  • :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

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!

② SITLRun命令行窗口中,查看命令是否有报错,确认px4_sitl软件控制器运行成功。
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。

  • :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。
  • :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。
+ 接着打开添加或删除排除项,在添加排除项中点击添加文件夹,把C:\PX4PSP路径(改成用户自己期望的安装目录,如果还没有这个文件夹,就先手动新建一个)添加进去。
  • :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:

  1. 打开平台的安装目录,默认为C:\PX4PSP\RflySimAPIs,找到SITLRun.bat的脚本。

  2. 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。

  3. 右键以管理员方式修改完的bat一键脚本。

  • :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。

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