小型无人直升机具有垂直起降,悬停,快速转向等特性,使它成为一种理想的无人飞行器,并广泛应用于高空摄影,农林播种撒药,交通监控等领域。小型无人直升机是一个极具挑战性的研究课题,其飞行实验往往需要空旷的场地且具有一定的危险性。为了保证实际飞行实验的安全,减少开发费用,同时便于对飞行控制系统的验证和调试,建立一套无人直升机的实时仿真系统便显得尤为迫切。硬件在回路仿真(HIL仿真)也称半实物仿真,是一种特别有效的仿真,其仿真测试可在实验室环境下,用来测试硬件的可靠性,系统的闭环性能以及调节参数。与传统测试方法相比,这种方法的特点是能以较低的成本获得经过全面测试的产品。如今,大部分对无人机进行硬件在回路仿真都是购买X-Plane这套商业仿真软件,其固然有逼真的图形界面,但其并非开源软件,无法针对特定的机型进行修改,具有很大的局限性。本文介绍了一套基于Linux系统的硬件在回路仿真,可以针对本课题组研究的机型进行修改,具有较高的针对性。本文参考课题组通过系统辨识获得Raptor-90的物理参数,以及分析各个参数之间的相互关系获得其他参数,从而建立起Raptor-90的数学模型。基于精确的数学模型之上,我们在Linux操作系统中采用多进程的结构,利用C++程序设计一套无人直升机的仿真系统,包括数学模型模块、数据融合模块、控制输入模块、转台控制模块、目标点接收模块和人机图形界面模块,这些模块共同构成基于精确数学模型的具有硬件在回路仿真功能的仿真平台。基于Linux的小型无人直升机仿真平台不仅可以大大减少课题研究的工作量、所花费时间以及实验消耗,并且其程序代码与实机程序具有通用性,可相互调试验证。通过与实际飞行的数据进行对比,该仿真系统能较好地模拟出飞机前飞时的飞行状况,效果比较理想。