项目介绍

Firmament (FMT) 是一款基于模型设计 (Model Based Design, MBD) 的开源自驾仪，可被用来快速构建无人机，车，船，机器人等的无人控制系统。基于模型设计已经被广泛应用于汽车制造、航空航天等行业，当前采用基于模型设计模式开发的飞控系统凤毛麟角，而 FMT 就是为此而诞生。

FMT结合当前最先进的基于模型设计和3D仿真技术，致力于打造下一代的开源自驾仪系统。目前所有代码均开源，欢迎Star！

FMT 项目主要由三部分构成：

FMT-Firmware: 飞控嵌入式软件框架。包含飞控的核心软件，驱动以及功能模块。

FMT-Model: 飞控算法模型框架。包含了基于 Matlab/Simulink 实现的算法模型，如导航，控制，状态机，被控对象模型等。算法模型通过自动代码生成可以合入到 FMT-FW中，从而构成完整的飞控系统软件。

FMT-Sim（开发中）: 基于3D引擎实现的模拟仿真环境，提供逼真的渲染效果和丰富的仿真场景。

区别于其它的开源飞控，FMT构建了从嵌入式软件，建模与仿真于一体的软件开发平台。

-  C语言实现的轻量级、高实时、高性能的嵌入式软件系统，支持C/C++混合编译。

-  基于国产RTOS RT-Thread, 拥有活跃的开源社区以及丰富的第三方组件。

-  支持MBD（Model-based Design）全流程开发。MIL、SIL、HIL、SIH仿真支持。

-  基于Matlab/Simulink实现的算法和模型库，图形化编程，支持仿真和自动代码生成。

-  支持Mavlink协议以及开源地面站QGroundcontrol。

-  支持多种硬件平台，如FMT飞控硬件ICF5，以及广泛使用的开源硬件Pixhawk/Pixhawk4/雷迅V5+等。

-  采用跨平台的开发工具链，支持Win/Linux/Mac等平台的开发。

嵌入式软件系统——FMT-Firmware

FMT-Firmware系统框架

FMT-Firmware采用分层设计和高度模块化的设计模式，算法和底层深度解耦，便于算法二次开发和替换。

-  Target HW：目标硬件BSP（Board Support Package），目前已支持多种硬件平台，如ICF、Pixhawk4、CUAV-V5+、Hex Cubeorange和QEMU等；

-  Driver：与板载芯片无关的通用驱动软件，如传感器驱动、存储器驱动、LED驱动等；

-  HAL：硬件抽象层，为上层提供统一的设备接口；

-  RTOS：国产开源RT-Thread嵌入式操作系统；

-  Middleware：中间层，包含系统组件Modules、算法模块Models和软件库Libraries；

-  Task：应用层，包含系统顶层任务，如控制任务、通信任务、日志任务和状态显示任务等。

其中Models包含四类算法模块，适用于大部分的被控对象平台，如无人机、无人车、无人船、机器人等：

-  INS惯性导航系统：通过多传感器融合算法，获得对象的姿态信息，如姿态、速度、位置等；

-  FMS飞行管理系统：负责管理对象的状态，如模式管理、安全管理、位置制导等功能；

-  Controller控制系统：控制率算法，负责对象的底层控制，如姿态、速度控制等；

-  Plant被控对象模型：被控对象的数学建模，包含动力学建模、作动器建模、环境建模和传感器建模等（被控对象模型仅用于HIL和SIH等仿真用途）。

由于算法和底层深度解耦，只通过标准的模型接口进行连接，所以可以像乐高积木那样，通过嵌入不同的算法模型，来实现算法的替换以及对不同对象的控制。

算法模块不仅支持Simulink代码自动生成，也可以使用传统的C/C++编码方式：

FMT-Firmware嵌入式软件框架专为MBD设计，提供了许多功能强大的中间件模块组件：

FMT中间件（1）——一种高效的跨线程通信模块uMCNFMT中间件（2）——一种分布式参数模块FMT中间件（3）——一种高实时的分布式日志模块Mlog

FMT区别于其它传统开源自驾仪的地方在于支持MBD基于模型设计的全流程设计，可以涵盖V型设计模式的各个阶段。

FMT-Model是基于MATLAB/Simulink所搭建的一套建模与仿真系统，可以提供算法设计阶段的系统定义、需求定义、接口设计、算法建模和仿真等功能支持。

FMT-Model目前包含了多旋翼和固定器的全套算法模型，使用Simulink图形化的建模方式，算法框架清晰，便于理解和二次开发，也可直接生成代码合入嵌入式软件中进行实飞测试。

除了Simulink提供的基础模块以外，FMT-Model还提供一套FMT Toolbox，包含大量基础数学模块，来帮助快速搭建算法模型：

FMT-Model支持多种仿真模式，如模型在环仿真（Model-in-the-loop Simulation，MIL）和开环仿真（Openloop Simulation）。

FMT仿真——模型在环仿真FMT仿真——开环仿真支持硬件平台

阿木实验室ICF5

合力兄弟 Pixhawk4

雷迅 V5+

赫星Cubeorange

测试视频

航点任务模式飞行测试

Offboard离线控制模式绕飞行

定点飞行效果

定点模式下动态飞行

FMT项目相关资源：

FMT项目地址：

https://github.com/Firmament-Autopilot

FMT用户手册：

https://firmament-autopilot.github.io/FMT-DOCS/#/content_ch/

项目公开课：

https://bbs.amovlab.com/plugin.php?id=zhanmishu_video:video&mod=video&cid=70

若希望进一步交流，可添加客服微信（jiayue199506），申请进入【FMT开发者交流群】。

近期我们推出的FMT首个自研飞控硬件——ICF5，正在火热开售中，目前现货库存已不多，如您对该产品感兴趣，请联系客服（jiayue199506 或 yinyue199506）及时加购哟！