PH7系统简介
PH7系統簡介
狹義的PH7是一套以無人機飛控為典型應用案例，涵蓋無人車或船、GCS數據采集、伺服控制、AHRS、地面模擬仿真系統等的通用控制器代碼框架，該框架以Stm32CubeMx生成代碼為基礎，在其之上建立了分層并模塊化、可替換可移植的代碼框架體系，從而能夠方便的在ST單片機系統間移植，同時也適用于其他型號的單片機系統。
而完整的PH7系統還包括了PH7及SinglePilot硬件控制板、控制站開發平臺CSS、多軸飛行試驗平臺、固定翼飛行平臺Cross等子系統。
PH7軟件代碼框架基于上一代經過近百次試飛的SinglePilot飛控軟件完全重新開發而成，是一套基于FreeRtos實時操作系統，可提供完整飛控功能，能非常方便進行二次開發的軟件代碼框架。在此框架中，用戶可以方便的獲取各個傳感器在各個運算階段的實時數據；能夠方便的發送、接收各種遙測通訊數據和控制命令；可方便的對調參參數、航線航點、飛行黑匣子數據進行各種操作。可通過多種硬件接口及通訊協議與其他控制板進行通訊等。并在上述基礎功能的充分支撐下，開發面向用戶需求的各種邏輯控制功能或流程。
PH7框架為用戶開發自己應用提供了現成代碼框架，用戶在該框架下，結合PH7提供的各種功能，即可方便的開發各種針對但不局限于無人機領域的復雜應用。PH7框架在總體架構上采用了分層模塊化、可裁剪、可替換的設計思想，由底層向上分別為驅動層、框架層、算法層和應用層。中高級用戶對各層級的各主要功能模塊，均可進行替換或裁減，或加入新的功能模塊。從而能夠方便的進行硬件種類拓展、軟件算法擴展或驗證評估，代碼移植等工作。
簡單的用一個類比來說，PH7就是一套具有高完成度，針對特定領域，具備低開發門檻的超級arduino系統。試想，一套具備姿態、運動、方向、位置、大氣環境、電流電壓、控制輸入輸出等數據測量、具備強大的無線數據通訊協議（mavlink 1.0 plus）、具備參數類型及LOG類型讀寫存儲、具備多種姿態控制，位置控制，總體能量控制（TECS）功能在內等等完備功能、經過了一定實踐驗證、且易于二次開發的控制代碼框架，能夠在科研工作及工業應用中發揮多大的作用？
目前PH7代碼框架可在Stm32F429、Stm32H743為muc的單片機系統間無縫移植，下一步將拓展到國產化的GD32系列MCU。
?PH7飛控板是在充分吸取上一代SinglePilot飛控板研制使用的經驗基礎上全新開發的新一代飛控板，具有功能集成度高、硬件配置高、擴展功能強大靈活、對外接口豐富且方便使用、重量體積緊湊，適裝性好的突出特點。具體體現如下：
CSS定位于無人系統（無人機/車/船等）控制終端軟件開發平臺，可快速且靈活的構建用于無人機/車/船等無人系統的軟件控制終端。CSS具備以下三點突出特性：
CSS 系統構成示意圖
基于以上特性，用戶可在極短時間內根據自己系統特點，使用CSS構建出最終所需要的控制站終端軟件系統。還可根據不同的工程階段，隨時調整控制站的功能及側重點。對其人機界面、數據構成、通訊協議、控制邏輯等功能進行任意修改及定制。此外，CSS還徹底解決了不同的無人系統需要重復開發不同控制站而帶來的大量重復性工作及開發效率低下的問題。
CSS套件能夠與諸如MATLAB、多自由度運動轉臺控制程序、虛擬仿真程序等第三方軟件進行數據通訊，從而為研究、開發提供了更高效和多樣化的手段，將開發與應用無縫連接。
CSS的插件擴展機制，為其自身的控制功能擴展、數據通信協議增加，以及其他控制硬件設備的引入提供了堅實的基礎。
CSS在設計實現中實現了各關鍵功能的核心代碼，具備完全自主知識產權，不受第三方在技術上、商業上的種種限制，可隨時根據用戶的需求而定制修改。
Cross 固定翼平臺是基于在以前實驗試飛SinglePilot飛控過程中使用實驗機發展而來，歷經近10個版本的改進迭代，目前不僅飛行氣動性能經過了充分的測試，而且在使用維護細節、生產工藝流程方面均基本成熟固化。
Cross固定翼平臺在該級別平臺中，具有較高飛行氣動性能，充足的艙室空間、牢固的機體結構、便捷的維護維修性能，以及便捷的攜行及展開特性。與此同時還具有制造成本低廉的優勢。
Cross固定翼平臺主要面向科研研發領域以及軍事背景應用。尤其對諸如視覺制導、編隊集群、偵察探測等研發領域，以及彈藥投擲等應用領域進行了特定設計優化。
Cross平臺總體在設計上貫徹了低翼載荷＋高升阻比的思路，定位于電動小型長航時機型。采用了根據典型使用環境參數確定的主翼高升阻比翼型，減小翼尖誘導阻力及防翼尖失速設計，大直徑低速螺旋槳等系列氣動措施。在結構設計上大量采用新型泡沫材料及展寬碳纖布材料。從而使該平臺具備了較大的升力儲備、較高的升阻比特性，以及牢固的機體結構。
以“大鴉”機型作為參照對象，Cross平臺在與大鴉平臺具備相同的整機升力，更好的抗損性能的同時，整機空重僅有大鴉的1/3。這就意味著Cross平臺在續航時間或及任務載重方面具備巨大的潛力和配置靈活性。飛行航時有效載重是一對相互制約的飛行參數，保守估計，在現有動力配置條件下，若以犧牲一定航時為代價，Cross平臺的有效載重不小于1000g，且保持較為優良的飛行品質特性。因為此時Cross平臺起飛全重（2200g）依然明顯小于大鴉（3200g）！。
Cross平臺創新的XPP泡沫（高壓微孔聚丙乙烯泡沫）框架 + 碳纖蒙皮機身材質結構賦予了機身具備堅固且有一定韌性的特性。通過多次試飛表明整機具有良好的耐粗暴操作及耐重著陸特性，能夠多次經受1-2米高度跌落沖擊考驗且不會產生累積性破壞效應。甚至還有整機從近10米高度大角度俯沖觸地（干泥地）后，機身僅有輕度且非永久性損壞的記錄。
事實上，Cross平臺的堅固性能不僅來自于機體材料的創新使用，更來自于大量飛行實踐汲取教訓經驗后的持續改進。
Cross平臺的勤務性能包含日常維護、攜行展開、故障修復三方面。日常維護方面，機體背部開有多個大型維護艙門，利于日常維護及設備裝卸。攜行展開方面，Cross平臺采用主翼對插、尾翼可拆卸設計。全套平臺含控制、彈射、維修工具等設備可裝入一1.2 x 0.3 x 0.2米的背包內，利于單兵攜帶。故障修復方面復材蒙皮及機身機構在損傷后可方便的進行修復。
SinglePilot 是我們開發的上一代飛控系統，包含了硬件控制板和飛控軟件。該飛控系統可實現多軸和固定翼平臺的多種自主飛行模式控制。通過大量的實際飛行實驗及測試，驗證了該飛控系統，尤其是固定翼模式下核心技術的可靠性及穩定性。飛控系統姿態測量、飛行姿態控制、導航控制、起降控制，系統的可靠性、電磁兼容性、對溫度變化的適應性均取得了較滿意的實際測試結果。飛控系統在較大風速（6-7米/秒）、飛行平臺氣動外形受到破壞（單側機翼缺失1/4）、冒雨飛行等惡劣條件下飛行的穩定性經受了考驗。
另一方面，受限于當時開發時間限制以及開發重心轉移，SinglePilot 飛控系統在飛控關鍵核心技術取得突破且驗證效果較滿意的情況下，SinglePilot的控制軟件部分停止了進一步的開發和更新。我們在此方面的工作重點，轉移到了開發全新一代PH7通用控制代碼框架上來。至于SinglePilot的硬件部分，則繼續延續成為了PH7系統的一部分。
SinglePilot飛控板
260多軸平臺主要用于多軸飛控研發測試，以及需要使用多軸平臺作為載體進行軟硬件研發的小型系統進行飛行試驗及測試，其突出特點：
附件一：Cross平臺建模圖片與實際飛行照片
附件二：飛控板對比
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從左至右：Pixhawk飛控板，PH7通訊電源板、PH7飛控核心板、SinglePilot飛控板
SinglePilot飛控板進行3軸轉臺試驗
附件三：CSS搭建系統案例
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附件四：Cross平臺，大鴉平臺
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總結
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