行業：航空、偵查
應用需求：此無人機地面控制平臺的目的是測試無人機的飛行特性，為進一步開發無人機打好基礎。由于旋翼無人機的垂直起降、可懸停等特點，在2011年的日本大地震中，美國就曾利用類似此非常規布局的旋翼飛行器對福島核電站的核泄漏情況進行勘察和記錄并很好的完成了任務?？上攵?，此類飛行器在不久的將來會有很大的發展。
面臨的挑戰：微型旋翼無人機的最大特點就是能夠垂直起飛和降落，可以飛至離目標更近的區域，而不像傳統直升機由于其巨大的旋翼不能靠近目標，也正是這個原因，微型旋翼無人機對控制系統的要求極高。
使用 NI LabVIEW和CompactRIO 平臺作為控制系統編寫整個控制系統管理飛行數據采集以及控制飛行。如果此控制系統硬件由實驗室自主開發，首先開發周期長，包括硬件設計、原型建造、軟件設計和編程、軟件測試、系統測試等將會花費掉大量的時間和金錢，而如果選用NI CompactRIO作為系統架構，將會省掉整個硬件設計和調試周期，使我們將大部分精力放在軟件調試和系統驗證上，大大縮短了開發周期。
微型機飛行原理介紹
此次項目我們要完成的任務是：開發一個無人機地面控制平臺，為實驗室自主設計的單旋翼+四氣動面微型無人機嵌入控制系統，使其穩定懸停。
本無人機是單旋翼四氣動面軸對稱非常規布局的微型無人機，直徑約為30cm，高度約為20cm，無人機的飛行原理是單旋翼提供升力驅動力，定子（Stator）用來抵消部分電機的反扭力矩，旋翼高速旋轉產生的氣流通過四個氣動舵面的偏轉來產生反扭力矩并且控制無人機姿態的飛行。
硬件和系統結構
如果此控制系統硬件由實驗室自主開發，首先開發周期長，包括硬件設計、原型建造、軟件設計和編程、軟件測試、系統測試等將會花費掉大量的時間和金錢，而如果選用NI CompactRIO作為系統架構，將會省掉整個硬件設計和調試周期，使我們將大部分精力放在軟件調試和系統驗證上，大大縮短了開發周期，所以，我們選用了NI的CompactRIO平臺。
此地面控制系統是由信號采集模塊和實時控制模塊組成。信號采集模塊由NI 9401來完成，通過配置NI 9401的I/O口，通過CompactRIO FPGA與SPI協議將無人機上IMU（慣性測量元件）的飛機姿態信號采集到CompactRIO實時控制器上，CompactRIO 實時控制器接收由FPGA 傳送來的傳感器信息并且記錄所有飛行數據。CompactRIO FPGA 通過NI-9401數字輸入輸出模塊接收信號，通過NI-9474和NI-9401模塊產生PWM激勵信號，激勵舵機和電機的偏轉。
軟件
旋翼無人飛行器系統具有典型的CompactRIO應用設計結構。其中FPGA代碼控制SPI協議的傳輸和5路任意占空比PWM波的生成。我們使用NI LabVIEW Real-Time 開發模塊將通過FPGA 讀取的飛行數據存儲在嵌入式控制器上，利用PID控制算法得到實時的控制信號發送給電機和舵機。利用MAX軟件開發CompactRIO設備與PC機得以太網通信。在地面控制臺，我們使用筆記本電腦用LabVIEW開發了友好的人機交互界面來實時顯示無人機的飛行信息。
成果
微型旋翼無人機在基于CompactRIO平臺的控制下，成功實現了6s懸停。據作者所知，國內尚沒有此類飛行器的懸停視頻。
結論
NI 的CompactRIO 在這個項目的開發中起了核心的作用，它的易用性，可靠性以及可編程性對旋翼無人機的控制已經足夠。它大大的縮短了無人機的開發周期，是測試無人機飛行特性系統的理想選擇。以后，我們要用更多的傳感器，更充分的發揮CompactRIO的強大功能，最終實現智能飛行。
