无人机自学路线：从仿真到真机的实战记录

掌握ROS基本概念就行，后面的视觉和导航模块常常跑在ROS上。

从仿真走向真机：组装与固件

仿真玩得差不多了，就可以考虑入手第一台开发无人机。入门机架推荐F450，飞控选Pixhawk 4或Cube Orange（社区支持好），加上GPS模块、数传、遥控器。

固件方面，用QGroundControl地面站调参很方便。如果想自己编译PX4固件：

cd PX4-Autopilot
make px4_fmu-v5_default

烧录后，试着写一段C++代码实现自主起飞。下面是一个发送起飞命令的片段（基于PX4的uORB消息）：

#include <px4_platform_common/app.h>
#include <uORB/topics/vehicle_command.h>

void takeoff() {
    vehicle_command_s cmd = {};
    cmd.timestamp = hrt_absolute_time();
    cmd.command = vehicle_command_s::VEHICLE_CMD_NAV_TAKEOFF;
    cmd.param7 = 10.0f; // 起飞高度 10 米
    orb_advert_t cmd_pub = orb_advertise(ORB_ID(vehicle_command), &cmd);
}

真机起飞前务必检查场地安全，远离人群和障碍物。

让无人机自主：视觉、导航与融合

到这里你已经有了一台可以手动遥控的无人机，接下来加一些智能。

计算机视觉：用OpenCV实现颜色跟踪是个不错的起点。先装OpenCV：

sudo apt install python3-opencv

然后运行下面的代码，让无人机锁定红色物体（这个例子在本地摄像头上跑，但同样的逻辑可以搬到无人机图传）：

import cv2
import numpy as np

cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
    ret, frame = cap.read()
    hsv = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2HSV)
    lower_red = np.array([0, 120, 70])
    upper_red = np.array([10, 255, 255])
    mask = cv2.inRange(hsv, lower_red, upper_red)
    contours, _ = cv2.findContours(mask, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
    for contour in contours:
        x, y, w, h = cv2.boundingRect(contour)
        cv2.rectangle(frame, (x, y), (x+w, y+h), (0, 255, 0), 2)
    cv2.imshow('frame', frame)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

自主导航：了解SLAM（比如ORB-SLAM3）和路径规划算法（A*、RRT），这些是让无人机自己找路的基础。

传感器融合：GPS和IMU数据通常用卡尔曼滤波（EKF）融合，处理非线性系统时用扩展卡尔曼滤波（EKF），PX4自带相关实现，可以边看源码边学。

做几个项目练手

动手做项目最能巩固知识，这里列几个常见的，由简到难：

1. 自动航线飞行：规划矩形、圆形路径
2. 视觉跟踪：让无人机跟随移动的特定颜色物体
3. 自主避障：超声波或视觉检测障碍物并绕开
4. 编队飞行：多机协同（需要至少两台无人机）
5. 无人机+机械臂协同：高级玩法，考验系统集成能力

每个项目都可能卡住，但解决问题的过程就是深度学习。

资源推荐与避坑经验

文档：PX4官方文档 docs.px4.io、ArduPilot文档 ardupilot.org、ROS Wiki wiki.ros.org 是常备资料。

社区：刷刷PX4、ArduPilot、MAVSDK的GitHub仓库，有问题去DIY Drones论坛或PX4 Discuss提问，通常能快速得到解答。

新手最容易踩的坑，我吃过亏的：

• 别一上来就买贵设备。先在仿真环境里确定自己真的有兴趣、有时间投入，再慢慢采购，否则吃灰概率很高。
• 安全规范不能省。实机飞行选开阔、无人的场地，稍微疏忽就可能伤人伤物。
• 学Git。代码版本管理不是可选项，从第一天就养成commit的习惯，能救你的命。
• 读源码。PX4和ArduPilot的源码是最硬核的学习材料，比很多教程都详细。
• 融入社区。一个人闷头学会很慢，遇到棘手问题，社区前辈一句话可能帮你省下几天时间。

学习节奏上，每周保持至少10小时的投入，理论学习和实践最好三七开，每个阶段完成一两个小项目巩固。等你自己写的代码让无人机第一次飞起来，那种满足感会告诉你一切都值了。