消费级无人机开源飞控发展现状你知道多少?

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自动驾驶仪是一种能够帮助操纵者实现既定飞行目标的飞行控制系统。它包括软件控制算法和硬件平台，在传统的导弹、战斗机上，都配备有自动驾驶仪装置，但是功能复杂，实现困难。无人机飞入寻常百姓家还是依靠开源飞控平台搭建的自动驾驶仪的爆发得以实现的。

资料来源：中投顾问产业研究中心

说起开源，飞控开源跟Linux，GNU等开源软件系统不同，后者通过开源社区的维护，通过共同开发、共同应用的开放思想，使得软件系统得到了最充分的应用和发展。但是最初推动消费级无人机进入井喷发展期的，却是一套开源硬件系统。

一、开源飞控元老：Arduino-APM-PX4/PIXHawk

Arduino是业内知名的无人机产品，它是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件开发环境（Arduino IDE），由于开发的初衷就是帮助学生搭建简单实用的软硬件开发环境，又因为采用的是开源共享的方式，软件成本为“0”，硬件成本在批量生产的情况下也被控制的很低，因此Arduino平台的入手门槛很低，一般在网上采购一套基础开发套件仅需要100元不到。

Arduino系统一般包括一个主控MCU，和一些相关应用的传感器、执行机构，很容易被应用于小型电气自动化实验等教学项目或者发烧友们的DIY电子应用开发。



资料来源：中投顾问产业研究中心

Arduino的出现，不论从技术上还是成本上，都大大降低了飞控软件算法实现的门槛，而且除了提供了一整套硬件平台用以实现算法，开源社区还同时将飞控爱好者们聚集在一起，共同推动技术进步。

因此我们看到，在之后的几年内，基于Arduino的软硬件系统平台，衍生出了大量的飞控系统应用。

APM（ArduPilotMega）是在2007年由DIY无人机社区（DIY Drones）推出的飞控产品，是当今最为成熟的开源硬件项目。APM基于Arduino的开源平台，对多处硬件做出了改进，包括加速度计、陀螺仪和磁力计组合惯性测量单元（IMU）。

由于APM良好的可定制性，APM在全球航模爱好者范围内迅速传播开来。通过开源软件Mission Planner，开发者可以配置APM的设置，接受并显示传感器的数据，使用Google Map完成自动驾驶等功能。



目前APM飞控已经成为开源飞控成熟的标杆，可支持多旋翼、固定翼、直升机和无人驾驶车等无人设备。针对多旋翼，APM飞控支持各种四、六、八轴产品，并且连接外置GPS传感器以后能够增稳，并完成自主起降、自主航线飞行、回家、定高、定点等丰富的飞行模式。APM能够连接外置的超声波传感器和光流传感器，在室内实现定高和定点飞行。

PX4 & PIXHawk PX4是一个软硬件开源项目（遵守BSD协议），目的在于为学术、爱好和工业团体提供一款低成本、高性能的高端自驾仪。

由3D Robotics联合APM小组与PX4小组于2014年推出的PIXHawk飞控是PX4飞控的升级版本，拥有PX4和APM两套固件和相应的地面站软件。该飞控是目前全世界飞控产品中硬件规格最高的产品，也是当前爱好者手中最炙手可热的产品。



PIXHawk拥有168MHz的运算频率，并突破性地采用了整合硬件浮点运算核心的Cortex-M4的单片机作为主控芯片，内置两套陀螺和加速度计MEMS传感器，互为补充矫正，内置三轴磁场传感器并可以外接一个三轴磁场传感器，同时可外接一主一备两个GPS传感器，在故障时自动切换。

二、开源飞控拉低技术门槛，缩短开发周期

开源飞控系统在广大飞控爱好者、机构的开发维护下，功能日渐强大，系统趋于完善。

而且，开源系统的开发维护都是基于Google Code、GitHub等开放式开发平台，开发者们为了保证远程协作的顺利进行，通常会维护一个详尽具体的说明文档，这也是开源飞控系统一个突出的特点，即整套飞控系统的开发说明文档十分详细，入门教程丰富，非常适合新手学习、了解，或者基于现有飞控系统做二次开发。

PX4、APM等开源飞控凭借完善强大的功能以及相关技术支持，为无人机产品线的开发铺平了道路。大量实践表明：一名电子或者自动化相关专业的硕士研究生甚至本科生发烧友，或者相关专业从业人员，都可以按照相关手册、教程在较短的时间内开发出一台功能齐备的无人机样机，这也是随后出现的井喷现象的一个技术基础。



资料来源：中投顾问产业研究中心

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