01
无人机故障保护概述
故障保护定义与重要性 · 常见故障类型 · 冗余/容错/降级原则
基础概念
02
传感器故障诊断基础
IMU/GPS/气压计/磁力计故障模式 · 数据融合与健康监测
传感器IMU
03
执行器故障诊断基础
电机/螺旋桨/舵机/电调故障模式 · 执行器响应测试
执行器ESC
04
通信链路故障诊断
RC Loss · 数传中断 · 图传衰减 · 心跳包超时检测
通信心跳
05
电源系统故障诊断
电池电压/内阻/SOH · BEC/PMU故障 · 电流异常检测
电源电池
06
软件与固件故障诊断
飞控崩溃(Watchdog) · 参数错误 · 校准失效 · 调度超时
软件固件
07
冗余设计基础
硬件冗余(双IMU/GPS/电池) · 软件冗余 · 三模冗余TMR
冗余TMR
08
故障树分析 (FTA)
故障树概念 · 顶/底事件 · 与门或门 · 定性定量分析
FTA可靠性
09
失效模式与影响分析 (FMEA)
FMEA表格 · 严重度/发生度/探测度 · RPN计算
FMEARPN
10
故障保护策略设计
立即降落 · 悬停等待 · 返航(RTL) · 紧急降落 · Failsafe
策略RTL
11
传感器故障保护实现
IMU滑动窗口异常检测 · GPS信号质量(HDOP) · 一致性校验
传感器实现
12
执行器故障保护实现
电机转速反馈 · 电流推力曲线 · 螺旋桨缺失振动分析
执行器振动
13
通信故障保护实现
RC Failsafe切换 · 数传心跳超时决策 · 图传自动降码率
通信降码率
14
电源故障保护实现
低电量分级告警 · 电压骤降检测 · 电源模块冗余切换
电源分级
15
软件故障保护实现
看门狗(IWDG/WWDG) · 堆栈溢出检测 · 参数回滚
看门狗回滚
16
硬件在环仿真 (HIL) 测试
HIL平台搭建 · 传感器/执行器/通信故障注入
HIL仿真
17
软件在环仿真 (SIL) 测试
SITL环境 · 故障场景脚本 · pytest自动化框架
SILpytest
18
单元测试与模块测试
传感器驱动/故障算法/执行器控制单元测试 · 覆盖率分析
单元测试覆盖率
19
集成测试
传感器-飞控集成 · 执行器-飞控集成 · 全系统故障注入
集成系统
20
飞行测试与验证
真实飞行故障注入(拔GPS) · ULog分析 · 触发/恢复时间
飞行测试日志
21
故障保护性能指标
FDR/FAR · 故障隔离时间(FIT) · 系统恢复时间(SRT)
指标FDR
22
安全性与可靠性评估
SIL等级 · MTBF/MTTR · 故障树定量计算
安全性MTBF
23
PX4飞控故障保护机制详解
Failsafe架构 · 导航状态机 · COM_FAIL_ACT · 自定义动作
PX4Failsafe
24
ArduPilot飞控故障保护机制详解
Failsafe架构 · FS_参数 · BATT_MONITOR · EKF故障处理
ArduPilotEKF
25
自定义故障保护模块开发
uORB消息订阅 · 故障检测回调 · 自定义降落策略
开发uORB
26
故障保护日志分析与调试
FlightPlot/PlotJuggler · 触发前后对比 · 异常模式识别
日志调试
27
无人机适航与法规要求
CAAC适航 · ISO 21384 · 故障保护适航必要条件
法规适航
28
案例研究
大疆故障保护 · PX4典型案例复盘 · 工业最佳实践
案例大疆
29
故障保护系统测试报告编写
测试计划模板 · 用例设计 · 结果记录 · 回归测试
报告测试
30
未来趋势与挑战
AI故障预测(PHM) · 边缘计算 · 无人机集群协同保护
AI集群