01
ArduPilot无人船导航模块概述
无人船导航系统架构 · ArduPilot应用 · 核心功能与定制化需求分析
架构需求
02
源码编译与环境搭建
Ubuntu配置 · 源码下载 · 工具链安装 · 首次编译与烧录验证
环境编译
03
导航模块核心数据结构解析
位置/速度/姿态数据结构 · 坐标系定义与转换 · EKF数据流
数据结构EKF
04
GPS与RTK定位模块集成
GPS驱动 · RTK差分配置 · 多星座融合 · 状态监测与故障处理
GPSRTK
05
惯性导航系统(INS)基础
IMU读取与校准 · 加速度计/陀螺仪融合 · 姿态解算算法
IMU互补滤波
06
组合导航(EKF)原理与调参
EKF核心流程 · 状态向量与观测模型 · 协方差调参实战
EKF调参
07
航点导航(WPNAV)模块定制
航点生成与队列 · 直线/圆弧跟踪 · 速度规划 · 避障逻辑插入
WPNAV避障
08
路径规划算法集成
A*算法 · Dijkstra对比 · 动态窗口法(DWA) · 路径平滑处理
A*DWA
09
LOS制导律与航向控制
视线法(LOS)原理 · 前视距离自适应 · PID航向控制 · 抗风浪策略
LOS航向PID
10
速度与推力控制模块
电机推力模型 · 速度PID · 油门转速映射 · 推力分配与保护
推力控制PID
11
导航参数动态调整机制
参数热加载 · 环境自适应 · 参数组切换 · 持久化存储
动态参数自适应
12
传感器融合与数据同步
多传感器时间戳对齐 · 插值与外推 · 健康度评估 · 冗余切换
融合同步
13
导航状态机与任务调度
状态定义与转换 · 任务优先级 · 异常处理(失锁/丢星/IMU故障)
状态机异常
14
通信协议与地面站交互
MAVLink深度解析 · 自定义消息 · QGC/Mission Planner可视化
MAVLink地面站
15
日志系统与数据回放
日志记录策略 · 压缩存储 · 离线回放分析 · 性能瓶颈定位
日志回放
16
仿真环境搭建与SITL测试
SITL原理 · Gazebo/Unreal环境 · 虚拟传感器 · 闭环测试
SITL仿真
17
硬件在环(HIL)测试
HIL平台搭建 · 真实硬件接入 · 故障注入 · 边界条件验证
HIL测试
18
导航模块性能评估指标
定位精度(CEP/DRMS) · 航向精度 · 控制响应 · 鲁棒性测试
精度评估
19
多无人船协同导航基础
协同定位架构 · 相对定位 · 通信延迟补偿 · 编队保持
协同编队
20
视觉导航与感知融合
摄像头标定 · 视觉里程计 · ArUco码辅助 · 视觉+GPS融合
视觉融合
21
激光雷达(LiDAR)导航集成
LiDAR驱动与点云 · SLAM建图 · 激光+惯导融合 · 避障导航
LiDARSLAM
22
声纳与水深测量集成
单/多波束声纳驱动 · 水深融合 · 水下地形匹配 · 等深线跟踪
声纳水深
23
导航模块安全机制
电子围栏 · 紧急制动 · 失联返航(RTL)优化 · 低电量保护
安全RTL
24
导航算法实时性优化
任务优先级与抢占 · 缓存优化 · 浮点加速 · RTOS调度适配
实时性优化
25
导航模块单元测试框架
Google Test集成 · 模拟数据注入 · 测试用例设计 · 覆盖率分析
单元测试GTest
26
导航模块持续集成(CI)
Jenkins/GitHub Actions · 自动编译测试 · 固件版本管理 · 发布
CIDevOps
27
导航模块文档与API设计
Doxygen文档 · API规范 · 用户手册 · 版本更新日志
文档API
28
导航模块故障诊断与调试
常见故障模式 · 调试工具链(printf/GDB/逻辑分析仪) · 远程调试
调试诊断
29
导航模块固件升级与OTA
Bootloader设计 · 固件签名校验 · OTA流程 · 回滚机制
OTA固件
30
综合实战：无人船自主巡航系统
需求分析 · 模块集成 · 湖试与海试 · 性能评估与迭代
实战巡航