01
冗余飞控概述
为什么需要冗余？冗余架构的演进历史（单机→双机→三机投票）。
基础架构
02
核心同步机制
时钟同步(PTP/GPS PPS)、数据同步(状态向量/传感器)、任务同步(周期对齐)。
同步时钟
03
心跳与健康监测
心跳报文设计、超时判定策略、健康状态机(健康/亚健康/故障)。
监测状态机
04
主从选举机制
基于优先级/健康度/Raft共识的选举策略。
选举Raft
05
无缝切换逻辑
切换触发条件、时序图、数据保持(无丢包/无跳变)。
切换时序
06
表决与交叉检验
三机表决(中值/平均/多数一致)、传感器交叉检验、输出一致性校验。
表决容错
07
故障注入与容错测试
软件/硬件故障注入、典型场景(传感器失效/通信中断/计算异常)。
测试故障
08
工程实践与调试
日志分析、同步偏差排查、切换抖动优化、常见坑点。
调试优化
09
案例研究：某型无人机
冗余飞控系统设计(架构、同步、切换、测试结果)。
案例无人机
10
未来趋势
智能化冗余(AI故障预测)、异构冗余、云边协同冗余。
前沿AI
11
冗余飞控硬件架构
双机热备/三机表决架构详解、背板总线设计。
硬件架构
12
传感器冗余管理
IMU/GPS/空速管冗余配置、故障检测与隔离。
传感器冗余
13
执行器冗余管理
舵机/电机冗余、执行器输出表决逻辑。
执行器表决
14
通信冗余管理
CAN/以太网/无线链路冗余、通信协议栈设计。
通信总线
15
电源冗余管理
双电源输入、电源监控、切换逻辑。
电源冗余
16
同步精度要求
不同飞行阶段(起飞/巡航/着陆)同步精度需求及误差影响。
精度飞行阶段
17
时间同步协议
IEEE 1588 PTP、GPS PPS、软件时间戳同步。
PTP时间同步
18
数据同步机制
共享内存、消息队列、DDS数据分发服务。
数据DDS
19
任务同步机制
RTOS任务同步(信号量/事件标志)、周期对齐、相位同步。
RTOS任务
20
健康管理架构
分层健康管理(板级/系统级/任务级)、健康度量化模型。
健康分层
21
故障检测算法
基于模型/数据驱动检测、残差生成与评估。
检测算法
22
故障隔离策略
物理隔离、逻辑隔离、渐进式隔离。
隔离容错
23
系统重构策略
降级运行、功能重分配、动态任务迁移。
重构降级
24
切换性能指标
切换延迟、成功率、控制品质下降程度。
性能指标
25
切换优化技术
预切换准备、状态预同步、输出平滑过渡。
优化平滑
26
冗余飞控软件架构
分层软件架构、模块化设计、接口规范。
软件架构
27
测试验证
单元/集成/系统测试、硬件在环测试。
测试验证
28
适航与认证
DO-178C标准、冗余设计符合性、安全评估流程。
适航认证
29
开源冗余飞控框架
PX4/ArduPilot冗余方案、自定义冗余框架设计。
开源PX4
30
综合项目实战
从零搭建双机热备飞控(需求→架构→编码→测试)。
实战项目