01
eVTOL飞控系统概述
定义、发展现状、核心挑战与设计目标
概念趋势
02
飞控软件架构设计原则
模块化、层次化、实时性、可靠性、可扩展性
架构原则
03
实时操作系统(RTOS)选型
FreeRTOS、VxWorks、Zephyr对比与选择策略
RTOS选型
04
飞控软件整体分层架构
硬件抽象层(HAL)、中间件层、应用层、地面站接口层
分层HAL
05
硬件抽象层(HAL)设计
传感器驱动封装、执行器驱动封装、总线抽象(I2C/SPI/UART/CAN)
驱动总线
06
中间件层设计
任务调度、时间同步、数据分发服务(DDS)、日志系统
中间件DDS
07
传感器融合模块架构
IMU、GPS、气压计、磁力计、视觉/激光雷达数据融合策略
融合多传感器
08
状态估计模块设计
扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)、粒子滤波实现方案
EKFUKF
09
姿态控制模块架构
内外环PID控制、角速度环、姿态角环、位置环设计
PID控制
10
位置控制与导航模块
GPS导航、视觉导航、惯性导航组合方案
导航组合
11
飞行模式管理模块
手动模式、增稳模式、悬停模式、自主航线模式、紧急降落模式
模式安全
12
任务规划与航线管理模块
航点上传、航线执行、动态重规划、碰撞避免
规划航线
13
健康监控与故障诊断模块
传感器故障检测、执行器故障检测、通信链路监控、冗余管理
诊断冗余
14
冗余与容错设计
三余度IMU、双余度GPS、表决机制、故障切换策略
容错余度
15
通信协议栈设计
MAVLink协议深度解析、自定义扩展协议、遥测数据链路
MAVLink协议
16
地面站接口模块
GCS通信接口、数据可视化、指令下发、日志下载
GCS接口
17
数据记录与回放模块
黑匣子设计、飞行数据记录(CSV/ULog)、离线回放分析工具
记录回放
18
软件在环仿真(SITL)架构
Gazebo/Unreal Engine集成、传感器仿真、物理引擎对接
SITL仿真
19
硬件在环仿真(HITL)架构
Pixhawk/STM32硬件对接、实时仿真接口、测试用例设计
HITL硬件
20
安全关键软件设计
DO-178C标准解读、MISRA-C编码规范、静态代码分析
安全DO-178C
21
代码生成与自动部署
MATLAB/Simulink模型生成代码、CI/CD流水线、固件刷写
自动生成CI/CD
22
多旋翼动力学模型与混控器设计
电机混控矩阵、力矩分配、饱和保护
混控动力学
23
倾转旋翼/复合翼飞控架构
过渡模式控制、倾转机构管理、气动参数调度
倾转复合翼
24
编队飞行与集群控制架构
编队保持、一致性算法、通信拓扑、碰撞避免
编队集群
25
视觉惯性里程计(VIO)集成
ORB-SLAM3、VINS-Fusion与飞控系统对接
VIOSLAM
26
深度学习在飞控中的应用
端到端控制、障碍物检测、语义地图构建
AI深度学习
27
软件架构性能优化
任务优先级设计、缓存优化、DMA使用、中断延迟控制
优化实时
28
系统集成与测试策略
单元测试、集成测试、系统测试、飞行测试流程
测试集成
29
适航认证与文档体系
适航标准(CCAR-21/23/27)、软件生命周期文档、配置管理
适航认证
30
未来趋势与演进
无人机交通管理(UTM)、城市空中交通(UAM)、AI原生飞控架构
趋势UAM