應用領域：
航空研究
 
使用的產品：
CompactRIO, LabVIEW
 
挑戰：
開發一個有自動飛行功能的直升機平臺，作為大學控制和導航研究之用。
 
應用方案：
    使用 NI LabVIEW和CompactRIO平臺作為飛行計算機編寫整個控制系統管理飛行數據采集以及控制飛行。在波羅尼亞大學航空航天學院，我們開發了無人駕駛的旋翼飛行器作為無人飛行控制
和導航研究的測試機。

    人們對無人飛行器在軍事領域的濃厚興趣催生了私營企業研發無人飛行器的雄心。可想而知，無人駕駛飛行器在民用領域是一個值得期待的低成本選擇。相比傳統的飛行器，無人飛行器在人員安全，運作成本以及工作效率方面具有巨大的優勢。無人飛行器以及旋翼無人飛行器的研究在美國已經相當發達，但是在歐洲才是剛剛起步。歐盟因此資助了CAPECON，一個無人飛機的研究項目以啟動歐洲民用無人飛行器工業的發展。在波羅尼亞大學，最近正在進行固定機翼無人飛行器系統的開發和制造，我們非常希望參加 CAPECON項目。

    除此之外，波羅尼亞大學也開始了旋翼無人飛行器的研究項目，顯然旋翼無人飛行器在很多民用場合優于固定機翼，因為它靈活的飛行模式和機動性，并且具有垂直起飛和降落的能力。這個旋翼無人飛行器項目的主要目的是為控制和導航研究開發一個具備直升機功能的自動飛行器。
 
硬件和系統結構：
    我們開發了兩個模型的直升機平臺，每個都有5.5kg的有效載荷。自動飛行需要航空電子系統來
使它們保持穩定的高度并依照設計的軌跡飛行。這樣的航空電子系統由傳感器，計算機，數據傳輸設備組成由軟件來指示，導航，控制飛行器。這些組成部分對直升機是相當關鍵的，然而這些系統本身都不相當穩定的。因此我們決定選用NI的CompactRIO平臺。
 
    我們改進了Hirobo 60 和Graupner 90 業余直升機，使用裝載航空電子設備。NI CompactRIO作為飛行計算機工作，CompactRIO FPGA采集傳感器信息，根據控制算法產生PWM激勵信號。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，同時管理和地面控制臺之間的無線以太網通信。CompactRIO FPGA通過 NI cRIO-9411數字輸入模塊接收信號，通過cRIO-9474 數字輸出模塊產生PWM激勵信號。系統通過模擬輸入模塊cRIO-9201 采集各種狀態參數比如電池電壓。
 
    整個系統總重為5kg——正好在我們的小型直升機有效載荷之內。如果有更大的直升機平臺，一個或更多的NI CompactRIO模塊可以作為備用系統。

軟件
    旋翼無人飛行器系統具有典型的CompactRIO應用設計結構。其中的FPGA代碼用了4個不同的定時讀寫循環和一個PID控制循環來控制直升機的高度。PID循環速率接近50Hz，寫循環發送PWM指令給直升機的伺服馬達和攝像機的穩定裝置。第一個讀循環讀取直升機的高度，角速度，速度，并從Crossbow NAV420 通過 RS232 讀取GPS 位置信息。使用FPGA的數字輸入實現RS232 協議以保證數據讀取的確定性，這樣的確定性用實時系統是無法實現的。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，并利用LabVIEW Real-Time 通信開發向導開發和地面控制臺的無線以太網通信。在地面控制臺，我們使用筆記本電腦用LabVIEW開發了運行在WindowsXP上的地面控制程序。程序有兩個窗口，一個是座艙儀表，另一個是遙測數據實時顯示。
 
結論
    NI的 CompactRIO在這個項目的開發中起了至關重要的作用，它的易用性，可靠性以及可編程性對直升機的控制已經足夠。在不久的將來，我們計劃集成更多的傳感器（比如聲納高度表）到這套航空電子系統中，對更為復雜的飛行模式進行測試，并且完成導航算法，最終實現智能的自主飛行。