Разработка программы симуляции БПЛА (квадрокоптера) (командный проект)

Компания	НИУ ВШЭ
Учебный семестр	Осень 2017
Учебный курс	3-й курс
Максимальное количество студентов, выбравших проект: 3-8

Что это за проект?

Приложение для универсального тестирования алгоритмов и плат автопилотов. Должна быть реализована физика аппарата в соответствии с выведенными студентами уравнениями динамики летательного аппарата (квадрокоптера). Приложение должно иметь модульную архитектуру с возможностью применения различных алгоритмов стабилизации (PID/LQR). Дополнительно будет возможность попробовать свои силы в разработке автопилота и системы компьютерного зрения.

Чему научатся студенты? Что самое интересное в проекте?

• Численные методы
• Теория автоматического управления
• Работа с 3D графикой

Организация работы (Как студенты будут работать в команде?)

От одного до нескольких студентов, в зависимости от размера команды будет работать над модулем приложения. В случае работы нескольких студентов над одной и той же задачей возможно разделение модуля на подзадачи или конкурирующая разработка, когда лучший код принимается в общий проект.

Компоненеты (Из каких частей состоит проект?)

• Модуль расчета физики
• Модуль отображения и визуализации
• Системный планировщик
• Модуль связи с переферийными устройствами

Какие будут использоваться технологии?

Java, OpenGl, MatLab, OpenCV (возможно)

Какие начальные требования?

• Знание основ ООП, желательно знание языка программирования Java.
• Понимание физики твердого тела
• Желание разбираться в математическом аппарате представления твердого тела в пространстве

Темы вводных занятий

• Алгебра кватернионов
• Основы 3D графики
• Численные методы
• Язык Java
• Физика твердого тела

Критерии оценки

Для каждой задачи будет озвучен минимальный функционал и некоторые, необходимые для повышения базовой оценки дополнительные функции.

Системный планировщик

Минимальный функционал

• Разработать стандарный интерфейс для подключения модулей расчета физики и визуализации (2 балла)
• Разработать инициализацию и основной цикл программы (2 балла)

Дополнительные задачи

• Разработать архитектуру системы плагинов (2 балла)
• Разработать возможность получения плагинов с удаленного репозитария (2 балла)
• Реализовать возможность сетевого взаимодействия нескольких симуляторов (2 балла)

Модуль расчета физики

Минимальный функционал

• Реализовать расчет физики летательного аппарата методом Эйлера (2 балла)
• Реализовать в отдельном потоке управление аппаратом используя PID регулятор (2 балла)

Дополнительные задачи

• Реализовать возможность выбора метода и его точности (0.5 балла)
• Реализовать полунеявный метод эйлера (1.5 балла)
• Реализовать метод Рунге — Кутты (1.5 балла)
• Добавить расчет коллизий (2.5 балла)

Модуль отображения и визуализации

Минимальный функционал

• Реализовать отображение положения аппарата, земли, теней, динамичного освещения. (2 балла)
• Реализовать пользовательский интерфейс (2 балла)

Дополнительные задачи

• Добавить анимацию вращения винтов аппарата, в зависимости от тяги (2 балла)
• Добавить реалистичную модель аппарата с возможностью загрузки её из obj файла (2 балла)
• Добавить шейдер глубины резкости (2 балла)

Модуль связи с переферийными устройствами

Минимальный функционал

• Спроектировать и разработать интерфейс для подключения к проекту дополнительных плагинов, отвечающих за сторонее оборудование (2 балла)
• Реализовать возможность подключения джойстика (2 балла)

Дополнительные задачи

• Реализовать возможность подключения нескольких джойстиков (2 балла)
• Реализовать возможность подключения и обработки в отдельном потоке камеры (2 балла)
• Реализовать возможность подключения полетного контроллера PixHawk для Hardware in the Loop Simulation (2 балла)

Похожие проекты

• Gazebo - симулятор робототехнических систем
• XPlane - авиасимулятор
• Liftoff - симулятор квадрокоптеров

Контактная информация

• Email: alexander.semion@gmail.com
• https://vk.com/spin7ion
• http://spin7ion.ru
• Телефон: +7 916 068 36 99