无人机导航算法与路径规划
📘 30章 · 从入门到实战
01
无人机导航概述
系统组成
导航定义
路径规划核心
学习路线
02
坐标系与坐标变换
地球坐标系
机体坐标系
欧拉角/四元数
变换矩阵
03
传感器基础
GPS原理
IMU
磁力计
气压计/视觉
04
状态估计入门
卡尔曼滤波思想
线性KF
扩展EKF
传感器融合
05
路径规划基础
图论基础
搜索空间
代价函数
约束条件
06
Dijkstra算法
算法原理
算法步骤
Python实现
优缺点
07
A*算法
启发式函数
A*流程
对比Dijkstra
工程案例
08
RRT快速随机搜索树
RRT原理
RRT-Connect
RRT*
概率完备性
09
人工势场法
引力/斥力场
算法流程
局部极小值
改进策略
10
动态窗口法DWA
速度空间搜索
评价函数
动态避障
ROS实现
11
轨迹生成
多项式轨迹
贝塞尔曲线
B样条
时间参数化
12
最小化Jerk轨迹
最小Jerk原理
边界条件
QP求解
工程实践
13
路径平滑
B样条平滑
梯度下降平滑
共轭梯度法
约束保持
14
全局路径规划
栅格地图
拓扑地图
混合A*
Lattice Planner
15
局部路径规划
TEB算法
MPC控制
DWA对比
实时性优化
16
避障策略
几何避障
速度障碍VO
RVO
ORCA
17
多无人机协同
编队控制
一致性理论
分布式规划
碰撞避免
18
SLAM基础
SLAM定义
EKF-SLAM
FastSLAM
图优化SLAM
19
视觉导航
视觉里程计
特征点法
直接法
深度学习辅助
20
深度强化学习导航
DRL基础
DDPG
PPO
仿真环境
21
ROS导航栈
move_base
costmap层
global_planner
local_planner
22
PX4与ArduPilot
飞控架构
导航模式
参数调优
日志分析
23
仿真环境搭建
Gazebo
AirSim
PX4 SITL
HIL仿真
24
实飞测试流程
安全检查
航线规划
数据记录
故障处理
25
性能评估指标
路径长度
计算时间
成功率
平滑度/鲁棒性
26
典型应用案例
农业植保
电力巡检
物流配送
应急救援
27
前沿趋势
仿生导航
群体智能
语义导航
端到端学习
28
开源项目实战
PX4-Avoidance
Fast-Planner
EGO-Planner
29
课程总结
知识体系
常见误区
进阶路线
推荐资源
30
综合项目
从零搭建
自主导航系统
仿真+实飞