1 研发规划

一、自研无人机需要的知识体系

1. 硬件基础（机械+电子）

✅ 机械结构

• 无人机机架设计（四轴、六轴等）

• 电机（无刷电机 vs 有刷电机）

• 螺旋桨（桨叶尺寸、材质、推力计算）

• 3D打印/CAD设计（可选，用于定制零件）

✅ 电子系统

• 飞控（Flight Controller，如Pixhawk、Betaflight）

• 电调（ESC，电子调速器）

• 电池（LiPo电池管理、放电倍率）

• 传感器（IMU、GPS、气压计、光流）

• 遥控通信（2.4GHz遥控、数传电台）

2. 软件与编程

✅ 嵌入式开发

• C/C++（飞控固件开发，如PX4/ArduPilot）

• Python（用于地面站、数据处理）

✅ 通信协议

• UART/I2C/SPI（传感器通信）

• MAVLink（无人机与地面站通信协议）

✅ 仿真环境

• Gazebo + ROS（无人机仿真测试）

• MATLAB Simulink（控制算法仿真）

3. 控制理论与算法

✅ PID控制（无人机姿态控制基础）
✅ 卡尔曼滤波（传感器数据融合）
✅ SLAM（同步定位与建图）（自主导航无人机）
✅ 路径规划（A*、RRT算法）

4. 飞行原理与空气动力学

✅ 伯努利原理（升力产生）
✅ 推力与扭矩平衡（四轴动力学）
✅ 风阻与稳定性分析

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二、自学课程与进度安排（6个月计划）

阶段1：硬件基础（第1-2个月）

📌 目标：能组装一台基础四轴无人机，理解各部件作用。
📚 学习内容：

• 无人机硬件组成（电机、电调、飞控、电池）

• 焊接与电路基础（如何连接飞控、电调）

• 遥控器对频与基本调试

🎯 实践项目：

• 购买套件（如DJI F450机架 + Pixhawk飞控）组装一台能飞的四轴。

• 用Betaflight调参软件校准PID。

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阶段2：嵌入式与飞控开发（第3-4个月）

📌 目标：能修改飞控代码，实现自定义控制逻辑。
📚 学习内容：

• PX4/ArduPilot飞控架构

• 传感器数据读取（IMU、GPS）

• PID控制代码实现

🎯 实践项目：

• 用C++在PX4中写一个简单的定高控制器。

• 通过MAVLink接收无人机数据并用Python可视化。

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阶段3：控制算法与自主飞行（第5-6个月）

📌 目标：实现无人机自主导航、避障。
📚 学习内容：

• 卡尔曼滤波（IMU+GPS数据融合）

• SLAM（如ORB-SLAM3）

• 路径规划（A*、RRT算法）

🎯 实践项目：

• 在Gazebo仿真中实现无人机自动巡航。

• 用树莓派+摄像头做基于视觉的避障。

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三、推荐学习资源

1. 硬件与组装

• 书籍：《DIY Drones for the Evil Genius》

• 视频：FliteTest - Drone Building Guide

2. 飞控开发

• PX4官方文档：PX4 User Guide

• ArduPilot教程：ArduPilot Documentation

3. 控制理论与仿真

• Coursera：《Robotics: Aerial Robotics》（宾夕法尼亚大学）

• Udacity：《Flying Car and Autonomous Flight Engineer》

4. 进阶（SLAM/自主导航）

• 书籍：《Probabilistic Robotics》

• GitHub：PX4-Avoidance（避障算法）

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四、关键建议

🔹 不要一开始就造无人机，先买现成套件（如DJI F450）练手。
🔹 先学飞控调参，再学代码开发，避免过早陷入编程细节。
🔹 仿真（Gazebo）比真机更安全，先仿真再飞真机。

按照这个路径，6个月后你就能从零造出一台能自主飞行的无人机！ 🚁💻