在开发的前期阶段，开发一个硬件在环（HIL）测验环境来测验无人机GNC解决方案。HIL测验环境是软件仿真和飞机试验的一个中心进程，关于无人机GNC软件的开发进程十分要害。经过HIL环境，工程师能够在一个可控的仿真环境中对无人机软件进行测验。一起，它也能加快规划，缩短开发周期，经过HIL环境，工程师能够发觉软件仿真（主要是同步和守时）中没有呈现的问题，然后防止现场试验的毛病，并添加无人机团队的安全性。开发了一个通用的HIL渠道来规划验证操控和导航算法。这个HIL测验环境彻底集成在一个依据模型的规划开发周期中（见图1）。
图1 ： HWIL测验环境示意图
依据模型的开发
首要咱们规划编改了无人机渠道，将其用于仿真，并将操控器和算法布置至硬件中。依据依据模型的规划理念来完结这个使命。关于体系规划和仿真来说这是一个牢靠便利的办法。运用代码主动生成东西能够使咱们削减规划时刻，轻松完结关于测验架构的重复运用，以及快速体系原型，然后构成一个接连的承认和验证进程。
构架的意图包括：在不同的硬件渠道上不必任何改动即可对模型重复运用；对规划测验套件模型进行重复运用以验证方针体系；将通明模型彻底集成到方针硬件中，并创立一个体系的，快速的流程，将主动生成的代码集成到方针硬件，然后使得操控工程师无需软件工程师的参加，即能够快速测验模型（见图2）。关于这个项目，运用Simulink®公司的MathWorks软件（咱们还运用了Esterel Technologies公司的SCADE套件）开发了模型使命，并运用MathWorks和Real-Time Workshop®公司的软件完结主动编码。需求两次不同的编改：在无人机中进行测验及履行的算法是由ANSI C代码编写的，仿真无人机动态行为的数学模型将经过LabVIEW仿真接口东西包转化至NI LabVIEW软件动态库中。
图2： 依据模型的开发流程
在终究的体系中，咱们运用多个LabVIEW I/O模块来仿真一些无人机航空电子和逻辑传感器以及鼓励器接口。
LabVIEW Real-Time PXI
PXI 是一个依据PC的渠道，可用于测验，丈量和操控，能够在不同的接口和总线中供给高带宽和超低的履行延时。在这个事例中，PXI需求在一个杂乱的无人机模型中运转，该模型会在实时中以动态库的方法被履行。 在体系中运用PXI模块能让咱们运用无人机上彻底相同的接口进行HIL仿真。所以，咱们会以现场试验彻底相同的装备验证GNC算法处理单元。这关于一些运用纯仿真不足以捕捉一切硬件相关问题（例如信号噪音，过错和同步问题）的体系来说是十分重要的。经过Spirent GSS8000 GPS仿真器，咱们能够仿真并生成用户挑选的GNSS星座卫星所宣布的相同的射频信号。这些信号会以飞翔试验相同的方法传送到无人机上实在的GPS传感器，并能仿真惯性传感器（加快度计和回转仪）。能够指定不同的状况，降级信号，指定天线形式及模仿IMU传感器过错。
图3：试验中运用的依据CB5000 RC直升机改装而成的无人机
板载处理单元
在实时操作体系（QNX或VxWorks）中运转一个PC/104单元，操作体系中包括了算法和操控战略，用于测验主动代码生成东西和集成架构创立的代码的完结。咱们在现场试验的实在无人机中也运用了相同的单元。咱们能够运用Simulink External Mode软件对无人机进行调试。经过这个软件，咱们能够监测用户需求实时知晓的信号值。此外咱们能够改动嵌入式处理单元中所履行算法的参数。在操作中所运用的界面，与操控工程师在仿真规划算法时所运用的界面彻底相同。由此，整个测验环境彻底通明，并且能以同现场测验相同的方法进行HIL测验，然后大幅削减开发时刻。
比照飞翔遥测和运用相同的GNC算法的HIL仿真，能够标明HIL的精准性和与实在测验成果的相似性。在一架改装过的无线电操控的直升飞机上集成了几个传感器（加快度计，回转仪，磁力计，GPS和一个高度计）和一个处理单元（见图3），将其转变成一架无人机，进行飞翔测验。无人机在没有过冲或任何一个永久差错的状况下，达到了水平面要求的参考值（见图4和图5）。HIL仿真和实在的飞翔测验成果极端共同。
图4：北方方位比照成果
图5： 西方方位比照成果
HIL环境十分适用于测验包括实在硬件的整个体系。运用NI PXI，咱们在实时状态下以低延时仿真了一个杂乱的无人机模型，并完美模仿了航空设备界面。这个环境能检测出软件仿真中无法显现的过错，然后防止现场试验意外的产生。由于操控工程师在规划，开发和验证进程中也会运用相同的可视化和调试东西，由此能够快速重复循环，削减开发时刻。
