第1章
无人机避障概述
四旋翼飞行原理 · 避障技术发展史 · 常见传感器对比 · 课程项目总览
入门传感器
第2章
坐标系与运动学
地理/机体坐标系 · 欧拉角与四元数 · 姿态解算 · PX4姿态控制
数学PX4
第3章
传感器数据采集
I2C/SPI/UART · 超声波驱动 · 激光雷达点云 · IMU滤波
驱动通信
第4章
环境感知基础
栅格地图 · 代价地图 · 障碍物膨胀 · 传感器融合策略
感知地图
第5章
全局路径规划
Dijkstra · A*算法 · JPS跳点搜索 · 路径平滑
算法全局
第6章
局部路径规划
动态窗口法(DWA) · TEB · 人工势场 · 速度障碍法
局部避障
第7章
避障决策系统
有限状态机 · 行为树 · 优先级仲裁 · 紧急避障
决策状态机
第8章
PX4固件二次开发
uORB消息 · 自定义主题 · 避障模块 · 参数系统
PX4嵌入式
第9章
ROS2集成开发
节点/话题 · 服务与动作 · Launch文件 · TF坐标变换
ROS2通信
第10章
仿真环境搭建
Gazebo世界 · PX4+Gazebo联合 · 自定义障碍物 · 测试流程
仿真Gazebo
第11章
视觉避障基础
OpenCV · 深度相机点云 · YOLO目标检测 · 视觉SLAM
视觉AI
第12章
激光雷达避障
2D/3D激光雷达 · 欧几里得聚类 · LiDAR+IMU融合
激光点云
第13章
超声波避障
多超声波阵列 · 三角测距 · 干扰抑制 · 低成本方案
超声波硬件
第14章
多传感器融合
卡尔曼滤波 · EKF · UKF · 粒子滤波
滤波融合
第15章
路径规划进阶
RRT · RRT* · Informed RRT* · Kinodynamic RRT
进阶RRT
第16章
动态避障
运动预测 · 恒速/CTRV模型 · 交互博弈 · MPC轨迹跟踪
动态MPC
第17章
编队避障
领航-跟随 · 虚拟结构 · 一致性理论 · 协同策略
编队多机
第18章
强化学习避障
DQN · PPO · 仿真训练 · Sim-to-Real迁移
强化学习AI
第19章
硬件选型与组装
飞控板(STM32/Pixhawk) · 电机桨叶 · 机架 · 电源管理
硬件组装
第20章
实时操作系统
FreeRTOS任务管理 · 中断 · 时间片调度 · 实时性优化
RTOS嵌入式
第21章
通信链路设计
MAVLink协议 · 数传电台 · 图传系统 · 远程监控
通信链路
第22章
安全机制设计
故障检测 · Failsafe · 降落伞触发 · 地理围栏
安全冗余
第23章
测试与调试
Log日志 · 飞行数据回放 · 参数调优 · 故障排查
调试测试
第24章
室内避障实战
室内定位(VIO/UWB) · 走廊飞行 · 门框穿越 · 楼梯检测
室内实战
第25章
室外避障实战
GPS拒止 · 树木避障 · 电力线检测 · 动态车辆避让
室外实战
第26章
多机协同避障
分布式规划 · 冲突消解 · 通信拓扑 · 集群实验
多机协同
第27章
避障算法评估
评价指标 · 数据集构建 · 对比实验设计
评估指标
第28章
项目部署与优化
嵌入式部署 · 计算优化 · 模型量化 · 边缘计算
部署优化
第29章
前沿技术探索
事件相机 · 仿生避障 · NeRF · 大模型应用
前沿创新
第30章
综合项目实战
从零搭建完整避障无人机 · 系统集成 · 飞行测试 · 答辩准备
综合项目