✈️ 无人机避障 · 软硬件协同设计
📘 30章 完整目录
01
无人机避障系统概述
系统组成、工作原理、应用场景与发展趋势
02
传感器选型与原理
超声波、红外、LiDAR、视觉传感器选型对比
03
传感器数据采集与预处理
I2C/SPI/UART驱动、中值/卡尔曼滤波、坐标变换
04
嵌入式处理器选型
STM32、Jetson Nano、树莓派、FPGA对比与资源评估
05
实时操作系统(RTOS)基础
FreeRTOS任务/调度/信号量/消息队列避障应用
06
硬件接口电路设计
电气连接、电平匹配、电源管理与去耦电容
07
PCB布局与布线要点
模拟/数字分区、信号完整性、电源完整性、散热
08
避障算法基础
几何法(VFH)、人工势场法(APF)原理与实现
09
高级避障算法
动态窗口法(DWA)、快速随机搜索树(RRT)
10
视觉避障基础
OpenCV图像处理、边缘检测、特征提取与光流法
11
深度学习避障
YOLO目标检测、语义分割、模型轻量化(TensorRT/NCNN)
12
传感器融合算法
扩展卡尔曼(EKF)、无迹卡尔曼(UKF)多传感器融合定位
13
状态机与行为决策
有限状态机(FSM)设计避障行为、悬停/绕行/急停
14
路径规划与重规划
A*算法、Dijkstra全局路径规划、局部重规划
15
软硬件协同仿真
Simulink代码生成、ROS+Gazebo联合仿真
16
嵌入式C/C++编程实践
传感器驱动封装、算法移植、内存管理与优化
17
Python在避障中的应用
ROS节点编写、数据可视化、快速原型验证
18
FPGA加速避障
Verilog/VHDL并行图像预处理、流水线设计
19
通信协议与遥测
MAVLink协议、数传电台、地面站实时监控
20
系统调试与测试
逻辑分析仪/示波器、串口日志、飞行测试流程
21
电源系统设计
电池选型、BMS管理、DC-DC转换器、低功耗模式
22
机械结构与安装
机架选型、减震设计、传感器安装角度与视场角
23
安全机制与冗余设计
软件/硬件看门狗、失效保护(Failsafe)策略
24
实时性分析与优化
任务优先级、中断延迟优化、Cache一致性
25
电磁兼容性(EMC)设计
屏蔽、滤波、接地、PCB布局EMC考量
26
固件升级与远程维护
OTA升级、Bootloader设计、日志远程上传
27
系统集成与联调
硬件组装、软件烧录、参数整定、悬停与避障联调
28
案例实战：STM32+超声波+红外
小型无人机避障系统完整实现
29
案例实战：Jetson Nano+深度相机+YOLO
智能避障系统完整实现
30
课程总结与展望
技术路线对比、行业趋势、开源项目与进阶路径