01
多旋翼飞行器概述
发展历程、飞行原理、应用场景与课程导论
导论原理
02
坐标系与姿态表示
地球坐标系、机体坐标系、欧拉角、旋转矩阵、四元数基础
坐标系四元数
03
传感器原理与选型
IMU、磁力计、GPS、气压计、超声波、视觉传感器
IMU选型
04
传感器数据融合
卡尔曼滤波入门、扩展卡尔曼滤波（EKF）、Mahony互补滤波
EKF滤波
05
姿态解算
基于四元数的姿态更新算法、加速度计与磁力计辅助修正
姿态四元数
06
状态估计
位置估计、速度估计、高度估计（融合GPS与气压计）
估计GPS
07
飞行控制基础
PID控制原理、串级PID结构、内环角速度控制、外环姿态控制
PID串级
08
位置控制
水平位置控制、高度控制、速度控制与加速度控制
位置速度
09
轨迹规划
多项式轨迹、Minimum Snap轨迹生成、时间分配
轨迹Minimum Snap
10
导航系统架构
传感器融合、状态估计、控制与规划的协同工作
架构协同
11
PX4/ArduPilot固件架构
软件框架、模块通信（uORB/MAVLink）、任务调度
PX4MAVLink
12
仿真环境搭建
Gazebo + PX4 SITL、HITL仿真、ROS集成
仿真ROS
13
MAVLink协议
消息格式、常用消息（ATTITUDE, LOCAL_POSITION_NED, RC_CHANNELS）、地面站通信
协议地面站
14
机载计算机与嵌入式系统
Pixhawk、NVIDIA Jetson、STM32、树莓派选型与接口
嵌入式选型
15
RTOS与实时性
FreeRTOS任务管理、优先级反转、看门狗、时间同步
RTOSFreeRTOS
16
视觉导航基础
相机模型、特征点提取（ORB/SIFT）、光流法、视觉里程计
视觉ORB
17
视觉SLAM
ORB-SLAM3、VINS-Mono原理与部署、回环检测
SLAMVINS
18
激光雷达导航
2D/3D激光SLAM（Cartographer、LOAM）、点云处理基础
激光点云
19
GPS导航
RTK定位、差分GPS、GPS拒止环境下的导航策略
RTK拒止
20
避障与路径规划
A*算法、Dijkstra、RRT、动态窗口法（DWA）
避障RRT
21
编队飞行控制
领航-跟随法、虚拟结构法、一致性理论
编队一致性
22
故障诊断与容错控制
传感器故障检测、执行器故障、软件看门狗
容错诊断
23
安全机制
地理围栏、失效保护（Failsafe）、降落伞触发逻辑
安全Failsafe
24
实战项目一：自主悬停与定点飞行
基于PX4的自主悬停与定点飞行
实战PX4
25
实战项目二：视觉二维码降落
基于视觉的二维码降落
视觉二维码
26
实战项目三：室内自主导航
基于激光雷达的室内自主导航
激光室内
27
实战项目四：多机编队协同搜索
多机编队协同搜索
编队协同
28
性能调优
PID参数整定、滤波器参数优化、系统延迟分析
调优PID
29
测试与验证
硬件在环测试、飞行日志分析（ULog/CSV）、Mavlink Inspector
测试日志
30
课程总结与未来展望
自主飞行前沿技术（强化学习、端到端控制）、职业发展建议
总结前沿