01
冗余设计概述
为什么需要冗余？飞控系统的可靠性要求、冗余设计的核心思想（N-1原则）。
可靠性N-1
02
冗余架构基础
主备模式、双机热备、三模冗余（TMR）、N模冗余架构对比。
TMR主备
03
传感器冗余（IMU）
双IMU与三IMU架构设计、数据交叉比对、故障检测与隔离（FDI）。
IMUFDI
04
传感器冗余（GPS/气压计）
多GPS融合、气压计与IMU互补、传感器投票机制。
GPS投票
05
执行器冗余
舵机/电机双余度设计、PWM信号冗余、总线冗余（CAN/SPI）。
舵机CAN
06
通信链路冗余
双电台/双数传设计、心跳包与超时机制、链路切换策略。
心跳切换
07
电源冗余
双电源输入、理想二极管ORing、电源监控与告警。
ORing监控
08
计算单元冗余
双MCU/SoC架构、共享内存与数据同步、主从切换逻辑。
MCU同步
09
软件冗余
看门狗（IWDG/WWDG）、软件自检（BIST）、回滚机制。
看门狗BIST
10
数据冗余
黑匣子数据记录、双份Flash存储、CRC校验与纠错。
黑匣子CRC
11
故障检测与诊断（FDD）
基于模型的故障检测、残差生成、阈值设定。
FDD残差
12
故障隔离与重构
故障树分析（FTA）、故障模式与影响分析（FMEA）、系统重构策略。
FTAFMEA
13
表决机制
多数表决、加权表决、仲裁逻辑（中值/均值/优选）。
表决仲裁
14
同步机制
时间同步（PTP/NTP）、数据同步（双口RAM）、状态同步（状态机）。
PTP状态机
15
切换策略
平滑切换（Bumpless Transfer）、切换延迟、防抖设计。
平滑切换防抖
16
健康管理（PHM）
健康度评估、寿命预测、维护决策。
PHM预测
17
系统建模与仿真
Simulink/PX4仿真环境搭建、故障注入测试、蒙特卡洛分析。
仿真故障注入
18
硬件设计要点
PCB布局隔离、地线分割、去耦电容、防护电路。
PCB隔离
19
软件设计要点
RTOS任务隔离、内存保护（MPU）、通信协议健壮性。
RTOSMPU
20
测试验证
单元测试、集成测试、HIL（硬件在环）测试、压力测试。
HIL压力测试
21
适航与认证
DO-178C（软件）、DO-254（硬件）、MIL-HDBK-217可靠性预计。
DO-178C适航
22
案例研究（无人机）
大疆A3飞控冗余分析、Pixhawk安全机制。
大疆A3Pixhawk
23
案例研究（eVTOL）
Joby Aviation冗余架构、Lilium分布式推进冗余。
eVTOLJoby
24
案例研究（航天）
SpaceX Falcon 9三冗余飞行计算机、NASA航天飞机冗余设计。
Falcon 9NASA
25
案例研究（汽车）
ISO 26262功能安全、ADAS系统冗余（刹车/转向）。
ISO 26262ADAS
26
成本与性能权衡
冗余带来的重量/成本/功耗增加、如何做取舍。
成本权衡
27
工程落地流程
需求分析→架构设计→详细设计→实现→测试→认证→量产。
流程量产
28
常见陷阱与避坑
共因失效、软件多样性不足、测试覆盖不全。
共因失效避坑
29
未来趋势
AI辅助故障预测、自适应冗余、云边协同。
AI预测云边
30
课程总结与项目实战
设计一个双余度飞控原型（从需求到原型验证）。
项目实战双余度