无人机自主巡航系统搭建实战
📚 共计 30 章节
01
无人机系统概述
无人机分类、系统组成（飞控、动力、通信、载荷）、自主巡航概念与价值。
概念
系统组成
02
飞控核心原理
姿态解算（四元数/欧拉角）、PID控制原理、PWM信号与电机控制。
姿态
PID
PWM
03
硬件平台选型
主控芯片（STM32/ESP32/树莓派）、传感器（IMU、GPS、气压计）、电调与电机选型。
芯片
传感器
选型
04
开发环境搭建
Arduino IDE / PlatformIO 配置、PX4/ArduPilot 固件编译、串口与调试工具。
IDE
固件
调试
05
传感器数据读取
MPU6050（加速度计+陀螺仪）I2C读取、数据校准与滤波（互补滤波/卡尔曼滤波）。
MPU6050
滤波
06
GPS与定位
NMEA协议解析、UBX协议、GPS数据融合（经纬度、高度、速度）、RTK差分定位简介。
GPS
RTK
NMEA
07
姿态解算实战
Mahony互补滤波算法实现、四元数转欧拉角、姿态可视化（Processing/Matplotlib）。
Mahony
可视化
08
PID控制器实现
位置PID与速度PID、串级PID结构、参数整定方法（试凑法/Ziegler-Nichols）。
串级PID
整定
09
电机混控与输出
四旋翼混控矩阵（X型/十字型）、PWM输出配置、电机测试与校准。
混控
PWM
校准
10
遥控器与接收机
SBUS/PPM协议解析、通道映射、失控保护机制。
SBUS
PPM
失控保护
11
地面站开发（基础）
Mission Planner / QGroundControl 使用、MAVLink协议基础、消息类型。
地面站
MAVLink
12
地面站开发（进阶）
Python PyQt5 构建自定义地面站、MAVLink库调用、实时数据显示。
PyQt5
实时
13
自主航线规划
航点（Waypoint）概念、GeoJSON/KML航线文件解析、Dubins曲线与路径平滑。
航点
Dubins
14
任务调度与状态机
无人机飞行状态定义（待机/起飞/巡航/降落/紧急）、有限状态机（FSM）实现。
FSM
状态机
15
视觉辅助定位
OpenCV基础、光流法测速、ArUco码定位、视觉SLAM简介。
OpenCV
ArUco
SLAM
16
激光雷达与避障
单线激光雷达（RPLIDAR）数据读取、障碍物检测算法、避障策略（绕行/悬停）。
激光雷达
避障
17
气压计与定高
BMP280/MS5611气压计读取、气压-高度转换、定高PID控制。
气压计
定高
18
光流与室内定位
PMW3901光流传感器、光流+超声波融合、室内悬停实现。
光流
室内
19
数传与图传
数传模块（HC12/LoRa）、图传模块（WiFi/4G/模拟图传）、数据链路设计。
数传
图传
链路
20
实时操作系统（RTOS）
FreeRTOS任务创建、消息队列、信号量在飞控中的应用。
FreeRTOS
信号量
21
日志与数据分析
SD卡数据记录、Flight Review / MATLAB 日志分析、故障排查。
日志
MATLAB
22
仿真环境搭建
Gazebo + PX4 SITL 仿真、HITL（硬件在环）测试、场景构建。
Gazebo
SITL
HITL
23
多机协同基础
广播通信、一致性算法、编队飞行控制策略。
编队
一致性
24
自主起降实现
起飞检测（加速度/高度）、降落策略（缓降/精准降落）、视觉引导降落。
起降
视觉引导
25
电池管理与续航
锂电池特性、电量监测（电压/库仑计）、低电量保护策略。
电池
低电量保护
26
安全机制设计
地理围栏（Geofence）、失联返航（RTL）、紧急降落、双余度设计。
Geofence
RTL
余度
27
机载计算机与边缘计算
树莓派/NVIDIA Jetson 配置、ROS2 集成、机载视觉处理。
Jetson
ROS2
28
实际飞行测试
飞行前检查清单、试飞流程、常见问题与调试技巧。
试飞
检查清单
29
项目实战：农业植保巡航
航线规划、变量喷洒、边界检测。
植保
喷洒
30
项目实战：电力巡检巡航
塔杆识别、绝缘子检测、缺陷报告生成。
巡检
绝缘子