四旋翼飞行器：算法与实战

一、应用背景介绍

四旋翼飞行器因其结构简单、机动灵活、可操控性强等优势，在多个领域有重要的应用前景和研究价值。例如在军事中，利用无人机进行地势勘测，集群追踪等；在民用中，用于植保、远距监控、抗震救灾、编队表演等。疫情防控期间，无人机实现隔空喊话、喷洒消毒、运输物资等任务，在抗疫前线发挥了重要作用。四旋翼飞行器是自动化技术、多传感器技术和计算机科学等诸多领域技术融合的重要平台。四旋翼飞行器控制算法并不局限于小型四旋翼平台，掌握和精通控制算法，在智能机器人、无人化设备等领域也具有很大优势。因此，四旋翼飞行器有着重要的研究意义和实用价值。

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二、相关岗位要求与待遇

鲁棒性高、响应速度快的飞行控制系统是无人机顺利执行任务的关键，也是无人机集群、导航、定位和建图等技术实现的基础。因此，各大公司企业都有飞行器控制算法的岗位需求，且由于人才紧缺，各公司更是对相关岗位开出了高薪。

三、如何快速从入门到精通

四旋翼飞行器包含了嵌入式、自动控制、数字信号处理及机械结构等多方面知识，基础较好的初学者也往往需要一年以上才能开发出能够稳定飞行的无人机。博客等资料缺乏系统，良莠不齐，有的过于理论，有的只给效果。如果缺乏资料，读取一个传感器数据都可能要耗费几天。从能够动到飞起来再到飞得稳，需要经历一遍遍的尝试，完全独立开发将浪费大量查找资料与试错时间。

目前，国内外有几款著名的开源飞控，但是对新手并不友好。国外著名开源四旋翼固件APM与PX4用于四旋翼、六旋翼及无人船等多方面应用，导致代码量庞大，约是核心代码的100倍左右。而且，从代码推导算法与原理是本末倒置，正确的思路应该是掌握原理与算法，然后写出代码。国内也有一些飞控教程，但是教程多是偏重于如何使用飞控，而不是如何写出飞控。目前，缺乏一套系统地介绍四旋翼飞行器从算法到实战的教程。

此课程主要包括软件仿真与实物实现两部分。对于第二、三章软件仿真部分，只需要使用MATLAB结合所给数据集或系统即可实现姿态解算、高度估计、PID控制等核心算法。这两章内容不依赖于硬件，可以降低学习成本，主要针对仅学习算法的用户。值得注意的是，所给数据集包括仿真生成及飞控真实采集，具有参考价值。第四章为实物实现，主要针对于想要自己制作一架四旋翼飞行器的用户，可以购买推荐的硬件平台，根据教程即可开发专属飞控。该套程序经过实物验证，性能良好，基本达到开源飞控水平，已应用于比赛于项目。

注意：

1.课程提供相应的代码；

2. 课程的硬件平台需单独购买。

四、课程大纲

五、讲师介绍

讲师耿耿，电子科技大学硕士研究生，五年嵌入式开发经验，比赛与项目经历丰富。自主研发的四旋翼飞行控制平台，已应用于比赛科研项目。该四旋翼系统性能基本达到国内外开源飞控水平。

六、课程亮点

1. 软件算法与硬件实现分离，方便不用的用户使用；

2. 体系完整，资料齐全，代码开源，事半功倍；

3. 从零到一，循序渐进，通俗易懂，小白也能做出很不错的无人机；

4. 拥有专门的课程学习交流群，能够与讲师、各高校和企业高端技术人才进行沟通交流；

七、学后收获

1、打造一架属于自己的四旋翼飞行器，熟悉其原理，能够进行进一步设计；

2、掌握四旋翼飞行控制系统原理，熟悉各传感器与使用；

3、掌握在机器人领域都会使用的卡尔曼滤波、PID控制等核心算法；

4、能够认识更多志同道合的人，在交流与碰撞中共同进步。

八、课程要求与面向对象

1、仿真部分有一定的Matlab基础，实物部分有一定的STM32单片机开发基础；

2、学习过自动控制原理、数字信号处理等知识；

2、主要面向机器人和自动驾驶领域的本科生，硕士生，博士生以及想要自主实现四旋翼飞行器的童鞋。

九、开课时间

2022年1月15日正式开课，详细授课时间以学习群内公告为主。

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