固定翼飞控气动与导航融合实战

📚 共计 30 章节

飞控系统概述

固定翼无人机发展史 · 飞控核心功能 · 气动与导航融合必要性

增稳导航任务管理

坐标系与姿态表示

地球坐标系 · 机体坐标系 · 欧拉角 · 四元数 · 旋转矩阵

姿态坐标变换

固定翼气动基础

升力 · 阻力 · 推力 · 重力 · 力矩平衡 · 静稳定性

纵向横航向

大气数据系统

空速 · 高度 · 攻角 · 侧滑角测量与传感器融合

空速管融合

惯性导航原理

加速度计/陀螺仪模型 · 捷联惯导 · 姿态更新 · 速度积分

GPS导航基础

定位原理 · 伪距测量 · 单点/差分定位 · 误差源

磁罗盘与地磁导航

地磁场模型 · 磁力计校准 · 磁偏角修正 · 航向解算

气压高度计与空速计

气压测高 · 动压/静压测量 · 空速与高度解算

气压计空速

传感器数据预处理

低通滤波 · 滑动平均 · 卡尔曼滤波入门 · 时间同步

滤波预处理

姿态解算算法

互补滤波 · Mahony · 扩展卡尔曼滤波(EKF)姿态估计

GPS/INS松耦合导航

位置速度组合 · 误差状态模型 · 卡尔曼滤波融合

松耦合组合导航

GPS/INS紧耦合导航

伪距/伪距率组合 · 深耦合概念 · 完好性监测

紧耦合完好性

空速/惯导融合

空速辅助姿态 · 风场估计 · 真空速与地速转换

多传感器融合架构

集中式滤波 · 分布式滤波 · 联邦卡尔曼滤波

气动参数在线辨识

最小二乘 · 递归最小二乘 · 气动导数估计

飞控纵向控制律设计

俯仰角控制 · 高度保持 · 空速保持 · 爬升/下滑

纵向控制律

飞控横航向控制律设计

滚转角控制 · 航向控制 · 协调转弯 · 侧偏距控制

横航向转弯

导航路径规划

Dubins路径 · B样条 · A*算法 · RRT算法

航点跟踪与制导律

L1制导律 · 纯追踪 · 视线法 · 侧偏距控制

风场扰动下的导航

风速估计 · 风矢量合成 · 抗风制导策略

传感器故障检测与隔离

残差检测 · 卡方检验 · 一致性检验 · 冗余管理

飞控系统硬件架构

IMU/GPS/空速计/磁力计选型 · 总线通信(UART/CAN/SPI)

实时操作系统与任务调度

FreeRTOS/PX4任务调度 · 传感器采集线程 · 控制线程

飞控软件架构

PX4/ArduPilot代码结构 · 模块化设计 · 参数系统

半实物仿真

HIL架构 · Matlab/Simulink联调 · 传感器模拟

飞行试验与数据回放

试飞流程 · 数据记录 · 日志分析 · 性能评估

气动与导航融合的工程挑战

传感器延迟 · 非线性误差 · 计算资源限制

案例实战：基于PX4的固定翼融合调参

PX4气动与导航融合调参 · 实战案例

案例实战：ArduPilot风场估计与抗风导航

ArduPilot风场估计 · 抗风导航实战

ArduPilot抗风

前沿趋势：视觉/激光SLAM、智能空速管、AI气动建模

视觉/激光SLAM辅助导航 · 智能空速管 · AI气动建模