[飞控]如何学习无人机-入门篇

学什么

我把无人机分成3个大模块

操作

目的：组装无人机，享受驾驶无人机的乐趣。

抱歉我给不了太多建议，因为我从没有以此为目进行过学习，但是我知道这一部分的知识关键词是【航模】，有非常多的【航模】发烧友可以给你更专业的意见。

知识

目的：了解无人机的本质

知识解决的是「why?」 如果你遇到的问题通常是，为什么要用欧拉角？为什么要用滤波？那说明你现在需要的问题都是知识型问题。关键词是【导航】【控制】等理论知识。

开发

目的：实现一个具体功能，比如：室内悬停，避障，全自动A点飞到B点等等

通过【知识】，使用【工具】完成自己的目标，【编程语言】【操作系统】等等在飞控开发里能够使用就行

开发需要解决具体的问题，前提是你知道一定的无人机知识。

开发解决的是 「how？」,怎么装编译环境？怎么调试？这个算法怎么写？这一部分的关键词是【编程】【嵌入式】等专业技能。

怎么学

其实如果你单独学一样，还是挺容易的，飞手专心学操作，学生专心学知识。无非就是多动手，和多看书嘛。

就是这个开发，很气人，飞控本来就是个交叉学科，本来就涉及很多不同学科的专业知识，但是因为你还需要把知识应用起来，又涉及一些计算机知识，编程知识等等。让整个学习过程变的非常庞大无从下手。

但是，偏偏我们大部分人学无人机的目的都是学开发对吧，那我就抛砖引玉，结合我多年走弯路的基础上，介绍一下我认为比较合适顺序。

先给出建议：学习开发 专业知识>编程能力

飞控开发不需要特别强大的编程能力和花哨的编程技巧，相反通常是你通过你的专业知识，先想到解决方案，然后再稍作修改，或者简单的实现一下算法，所以：

不要通过开源代码去学飞控!!!!

不要通过开源代码去学飞控!!!!

不要通过开源代码去学飞控!!!!

为什么不要，因为「飞控知识」到「飞控代码」飞控代码 的过程中，除了算法需要一些离散化，和一些迭代过程，还伴随着作者自己对算法的理解，选择，和编程习惯。

如果你试图从 飞控代码 ，反推 飞控算法 ，除非你本身对这个算法已经非常熟悉，否者即使你编程能力强，操作系统，嵌入式，编程语言，这些知识都非常强，你看代码依然会很迷茫，你看到懂每一行代码，但却不知道为什么要这样写。

举个栗子：我之前分析过一行滤波代码，背后涉及的知识点远远超出你的想象，如果你期望通过代码学习飞控知识简直是给自己开了个【地狱模式】。

最快速的路线是你对算法已经有一定的了解，你知道这个算法应该应用在飞控系统中的哪个环节，你知道这个算法有什么用，然后你很好奇这个算法怎么通过编程实现的？你找来了开源代码作为参考，相互对应下，你更加理解了算法，同时也知道了算法如何通过编程实现。

当然这个过程往往也不会这么顺利，可能你找的开源代码过于复杂，即使你比较熟悉算法，依然看不懂被程序加工后的算法函数，起码你已经可以明确，目前你看不懂是因为一些编程技巧导致的，你就可专心去攻克这个问题，而不是苦思冥想为啥我天天看就是看不懂？

所以首先明确到底是哪个步骤导致你的学习很难进行下去！

1.专业知识的阻碍

大部分人应该都会被困在这里一段时间吧，毕竟飞控涉及的专业知识太多了，但是通常你只需要深入理解其中一个部分，所以我的建议是先构建专业知识的框架。

如果你还不知道你到底想学哪个部分我先给你一个图感受一下。

这是一个简单的模块划分：

1.无人机上的传感器获取数据

2.导航系统通过传感器数据得到当前飞机导航数据包括位置，速度，姿态等等

3.决策层提供目标，决策可以是遥控，也可以是自动导航

4.根据当前的导航信息，和决策层给出的目标，进行控制，是飞机以达到目标为目的进行动作

5.控制器给出输出，通过控制分配，给每个电机PWM，使电机以一定的速度转动。

6.电机转动，飞机当前的导航信息发生变化。

7.回到第一步，获取传感器数据，以得到最新的飞机导航信息。

这个简单的划分可以看到，无人机系统其实是有非常多的模块组成的，初学者并不需要每个部分都升入了解，但是你需要有这么个框架概念，你就可以定位你需要的知识属于哪个部分，你才能去针对性的学习。

这个阶段主要以搭建知识架构为主，可以忽略一些细节，不要被一些具体问题卡主，坚持看下去，有了知识框架后，再回头专研某个具体问题。

比如姿态控制，第一步肯定是从导航读取当前姿态，从某个地方获取期望姿态，然后求姿态误差，然后进行控制，最开始你可以不知道每个细节如何实现，等你有了这个架构。

在去定位具体问题，导航如何获取姿态，首先肯定是从传感器读取原始数据，进行一些滤波，然后融合，最后得到可用的姿态，把每个大问题也拆分成框架，最后你就有了整个知识。

一旦你构建好了你的知识框架，遇到问题你可以快速定位在你的框架体系中，就可以通过相关专业名称搜索来快速查找资料，同时平时如果看见一些讨论，一些好的文章，论文，都可以迅速添加到你的知识框架里。

你看，我确实不懂导航，之前也没接触过，主要是工作上暂时用不到，但是我的知识框架还是在的，只要有需要，我随时都可以开始查阅资料进行学习。

如何构建你自己的知识框架呢？你要是之前问我，我也没有答案，因为我的学习过程，都是通过关键词的搜索。

但是现在我有更好的答案：《多旋翼飞行器设计与控制》全权 ，全权老师这本书是我看过最全面的书籍，非常适合旋翼的学习，是我手边现在最常翻阅的书籍。

2.编程技巧的阻碍

如果你已经有一定的基础，了解一些专业知识，肯定会迫不及待，想要知道书上的知识如何变成代码，这时候一份优秀的开源代码，是最适合你的学习资料。

但是，我从来都不建议，没有编程经验，没有接触过嵌入式系统的朋友，一开始就直接看 APM ，PX4 的代码。

他们的系统过于庞大，很容易打击学习的积极性，一会就放弃了，我甚至一度怀疑这玩意只有计算机专业的人才能看的懂吧，我是不是该先去学计算机？

可以找一些自己能看懂的比较简单的飞控代码看，关键词【小四轴】，代码会简单一些，但是麻雀虽小五脏俱全，该有的都有，依然是很好的入门资料。学习的时候千万不要贪心，就选择自己能看懂的资料就行，能看懂的才能坚持下去，慢慢递增难度，学习贵在坚持，只要能坚持学下去，以后都能看懂。

其实看懂代码并不需要特别强的编程能力，因为只是阅读而已，

给出一些关键字：【构造函数】【重载】【启动脚本】【uorb】【创建线程】，如果熟悉这几个概念，看懂 PX4 ，apm 的代码也仅仅是需要点耐心。

阅读工具：understand (强列推荐)

具体读代码的小技巧可以看我之前的文章【打造自己的工作流】

至于实现算法，简单的 if else , switch ,for 基本也够用了，大部分情况不需要特别花哨的技巧。

3.PX4，APM的阻碍

如果你有一定的专业知识，同时编程能力也比较优秀，恭喜你，成为一名优秀的飞控工程师就只需要一点点耐心。

这时候你可以充分利用开源界两大教科书（APM ，PX4），不论什么时候他们依然是最好的参考资料，但是同时也会给学习的人带来而外的迷茫。

因为这两个参考资料太过耀眼，你可能会把他们作为金科玉律，以至于你可能会非常困惑，为什么他要这么做，跟书上的不太一样？

但我想说的是，他们是很好的代码，但是依然有很多作者的偏好，所以很多地方不过就是作者做了一些取舍，做了一些选择，不要迷失在深究为什么作者为什么这样写，反倒是你可以提出质疑，如果是我，我会怎么处理这个问题。不要被代码支配，代码只是帮助你学习的一个工具而已。

盯住你的目标

如果你看到这里，依然摩拳擦掌，跃跃欲试，那就放心大胆的干。

不要担心我是不是先把数学学好再开始？我是不是先学会C++再开始？我是不是先学好嵌入式系统再开始？

都不需要，你的目标只有一个，就是学会飞控，

如果在你建立知识框架的时候，刚体力学阻碍了你，那就去查资料，把这部分解决，然后继续回到你飞控的学习主线，什么问题阻碍了你，你就去解决它，然后再回归你的主线任务。

你要时刻明白，你做的所有编程学习，数学学习，嵌入式学习，都是为了学习飞控的辅助技能，不要被辅助技能吓倒，或者迷惑。

飞控是个交叉学科，你永远不可能把所有知识都准备充分再开始，你需要的是在遇到障碍的时候都保持耐心，坚持一下，仅此而已。

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