无人机编队飞行控制 · 基础实现
✧ 30章 从入门到实战
1
无人机编队概述
编队飞行概念、应用场景（灯光秀、协同侦察）、编队控制核心挑战。
2
坐标系与位姿表示
世界坐标系、机体坐标系、欧拉角、四元数、旋转矩阵。
3
通信架构设计
MAVLink协议简介、广播与点对点通信、通信延迟与丢包处理。
4
单机底层控制
PX4/ArduPilot姿态控制接口、mavros节点、offboard模式切换。
5
编队队形定义
领航-跟随法、虚拟结构法、基于行为法、队形参数化表示。
6
领航-跟随法实现
领航者状态广播、跟随者误差计算、跟随控制器设计。
7
一致性理论入门
图论基础、拉普拉斯矩阵、一致性协议、编队保持。
8
编队控制器设计
PID控制器、级联控制结构、位置环与速度环调参。
9
避碰与防撞
人工势场法、速度障碍法、安全距离保持策略。
10
任务分配与重构
匈牙利算法、市场机制、动态角色分配。
11
仿真环境搭建
Gazebo+ROS环境、多机仿真配置、SITL仿真。
12
编队起飞与降落
同步起飞策略、编队降落流程、紧急降落机制。
13
队形变换
几何变换法、插值法、平滑过渡控制。
14
障碍物规避
全局路径规划、局部避障、编队整体避障。
15
通信拓扑优化
最小生成树、通信中继、拓扑重构。
16
编队鲁棒性
传感器故障处理、通信中断处理、无人机丢失处理。
17
视觉定位与协同
RTK-GPS、UWB定位、视觉SLAM协同。
18
编队协同感知
分布式感知、信息融合、态势共享。
19
编队控制实验
实飞实验流程、安全规范、数据记录与分析。
20
编队性能评估
编队误差、能耗分析、任务完成时间。
21
编队控制进阶
模型预测控制(MPC)、强化学习在编队中的应用。
22
编队安全
地理围栏、电子围栏、失效保护机制。
23
编队人机交互
地面站设计、编队状态可视化、紧急干预。
24
编队能源管理
充电调度、能源均衡、动态续航规划。
25
编队法律与伦理
空域法规、隐私保护、责任界定。
26
编队实战案例
灯光秀编队、物流编队、搜救编队。
27
编队控制开源项目
PX4编队、ROS Swarm、Crazyswarm。
28
编队控制未来趋势
5G协同、AI编队、蜂群智能。
29
编队控制综合项目
需求分析、系统设计、实现与测试。
30
课程总结与展望
核心知识点回顾、学习路径推荐、研究方向展望。