飞控系统架构:从零到完整设计

📚 共计 30 章节
01
飞控系统概述
什么是飞控系统 · 核心功能 · 应用领域
入门概念
02
飞控系统硬件架构
主控芯片选型 · IMU/GPS/气压计/磁力计 · 电调舵机
硬件STM32
03
飞控系统软件架构
FreeRTOS基础 · 任务划分与优先级 · 通信机制
软件RTOS
04
传感器数据采集与处理
I2C/SPI驱动 · 数据读取 · 低通/卡尔曼滤波
传感器滤波
05
姿态解算基础
欧拉角与四元数 · 加速度计/陀螺仪融合 · Mahony滤波
姿态算法
06
姿态解算进阶
扩展卡尔曼滤波(EKF) · 飞控实现 · 传感器校准
EKF进阶
07
控制理论入门
PID控制器原理 · 位置式/增量式 · 参数整定
控制PID
08
姿态控制实现
内环角速率控制 · 外环角度控制 · 串级PID
姿态控制串级
09
位置控制与导航
GPS定位原理 · 经纬度转平面 · 位置PID
导航GPS
10
高度控制
气压计定高 · 超声波/激光融合 · 高度PID
定高传感器
11
航点导航
航点规划 · 航线跟踪 · 到达判断
航线规划
12
状态估计
IMU预积分 · 视觉里程计 · 多传感器融合
估计融合
13
通信协议
MAVLink解析 · QGroundControl · 数传模块
通信MAVLink
14
遥控器与RC信号
PWM解析 · SBUS协议 · 失控保护
遥控SBUS
15
安全机制
飞行前自检 · 电压监测 · GPS丢星 · 紧急降落
安全保护
16
飞行模式设计
自稳/定高/悬停/返航/任务模式
模式逻辑
17
电机混控
四旋翼混控矩阵 · 六/八旋翼 · 输出限幅
混控电机
18
系统启动流程
Bootloader · 硬件初始化 · 传感器自检 · 任务启动
启动Boot
19
日志系统
飞行数据记录 · SD卡存储 · 日志分析
日志调试
20
参数系统
参数存储/加载 · 在线调参 · 参数校验
参数调参
21
仿真环境搭建
Gazebo+PX4/ArduPilot · HITL · SITL
仿真Gazebo
22
代码架构设计
模块化分层 · 驱动层/算法层/应用层/接口层
架构模块
23
实时性优化
任务执行时间测量 · 中断优先级 · 缓存优化
优化实时
24
故障诊断与处理
传感器/执行器故障检测 · 系统降级策略
诊断容错
25
飞行测试
手动/自动飞行测试 · 测试数据分析
测试验证
26
进阶:光流与视觉定位
光流定位 · 激光雷达SLAM · RTK高精度
视觉SLAM
27
进阶:深度学习在飞控中的应用
目标跟踪 · 避障 · 神经网络
AI避障
28
进阶:集群控制与编队
编队飞行 · 协同任务 · 集群通信
集群协同
29
进阶:自适应与鲁棒控制
自适应控制 · 鲁棒控制 · 模型预测控制(MPC)
MPC鲁棒
30
项目实战:从零搭建四旋翼飞控
代码调试 · 飞行验证 · 完整流程
实战四旋翼