虚拟与现实的碰撞，看SIGMA如何让仿真照进现实

一、为什么要做硬件在环仿真？

在这个仿真技术百花齐放的时代，从事无人机相关领域研究的人或多或少都使用过一些热门的飞行仿真软件（Airsim、Gazebo、X-Plane等）。然而，这种数字仿真可以代替外场飞行试验来验证算法的实际效果吗？答案当然是不可以，无论是从平台算力、动力学模拟、控制参数调整还是飞行环境哪个方面来讲都无法代替外场飞行试验。

多年的研究经验（主要是炸机的教训-_-!）让我们总结出了一套高效、低成本的算法设计到应用“落地”的流程，其本质是利用了硬件在环仿真技术和模型辨识技术：

5. 在实际飞行环境中使用真实无人机平台进行外场飞行试验，检验算法的实际效果。

硬件在环仿真是沟通虚拟与现实的桥梁，是在进行外场飞行试验前必不可少的验证过程。特别是针对集群的飞行试验，可以让科研人员节约大量的飞行器整备时间以及科研经费。

二、硬件在环仿真功能简介

硬件在环仿真的基本框架如下图所示，需要配合QGC、JSBSim、飞控硬件实现。飞控硬件通过USB接口与子系统中的动力学仿真软件JSBSim进行数据交互，通过飞控的TELEM口（以赫星飞控为例）与QGC交互，从而实现飞行仿真功能。

在现阶段发布的SIGMA free软件中，已经集成了一部分硬件在环仿真功能，但是由于测试尚不充分，并且功能使用过程中太过复杂，所以尚未发布正式的使用教程。

硬件在环仿真是SIGMAfree非常重要的功能，我们一直预留了接口，团队大部分的成果都会通过这一功能进行验证并最终实飞验证。该功能非常成熟，只不过为了让更多没接触过该类仿真的新人能够快速上手，需要做一些UI、固件方面的调整和测试。

三、SIGMAfree硬件在环功能测试进度

目前，硬件在环仿真功能的开发工作已经进入收尾阶段，正在使用开源PX4飞控固件以及常用的商用飞控硬件进行测试。已经测试的飞控硬件型号包括赫星Cube Orange与Cube Black以及雷迅的CUAV x7+。该功能支持接入的PX4固件版本为1.8.0或更高版本。

赫星Cube Orange飞控

改进后的硬件在环仿真可以简单、快速的接入无人机核心控制器件（飞控、算法开发板等），大大提高了该功能的易用性。同时，我们也在使用以往Talon泡沫机、大疆F450飞行平台的相关控制参数、飞行试验数据与仿真结果进行对比，不断的优化SIGMA free中的动力学模型，为大家提供更加真实可信的飞行仿真软件。

硬件在环仿真的关键在于模型和px4的适配程度，团队尽量提供一些市面上能买到的飞行器模型并将主要参数进行适配，争取做到通过SIGMAfree硬件在环仿真的飞控硬件能够进行简单的修改直接用于外场实验。

四、新版本SIGMAfree即将发布！

因为春节，软件发布计划做了一点点调整，年后我们会推出新版本的SIGMAfree，除了增加硬件在环仿真功能外，还修复了一些小bug，当然同步的的详细使用教程也会更新，大家敬请期待。

最后，SIGMAfree开发团队师生，祝大家新年快乐！新的一年科研顺利！！

    

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硬件在环仿真会略微复杂，特备是上飞机实验的部分还是需要“手把手”教学，感兴趣的小伙伴们可以关注公众号、B站主页，及时更新软件和相关教学视频，还有更多的SIGMA free的精彩使用视频，希望给您带来科研灵感！！！