飞控固件是无人机、机器人车辆和其他自动化设备中用于控制和管理飞行或操作的软件程序。它负责处理传感器数据、飞行规划、导航和控制指令，从而实现对飞行器的精确操控。
具体来说，飞控固件可以被理解为类似操作系统的软件，不同类型的飞控固件适用于不同的应用场景。例如，Betaflight(BF)固件侧重于花样飞行，响应灵敏，适合做各种高难度动作;而INAV固件则更注重稳定性和可靠性，常用于需要长时间飞行的任务。
在实际应用中，用户可以通过地面站软件进行飞控固件的配置与校准，如传感器校准、遥控器设置及飞行模式定义等。此外，许多飞控固件是开源的，这意味着用户可以根据自己的需求进行修改和优化。
常见的飞控固件包括但不限于：
- PX4：广泛应用于无人机领域，支持多种传感器和硬件平台，并不断更新以适应新的硬件版本和用户需求。
- ArduPilot：另一个流行的开源飞控固件，支持多种无人机平台，并提供了丰富的功能扩展。
- Alpha 固件：专为Tmotor-Alpha 飞控设计，提供高刷新率电调协议和优化的滤波算法，以提高飞行性能。
飞控固件是确保飞行器正常运行的核心软件，通过不断升级和优化，能够满足不同用户的需求并提升整体飞行体验.
一、 飞控固件的最新发展趋势是什么?
飞控固件的最新发展趋势主要体现在以下几个方面：
- 智能化和人工智能技术的应用：未来的飞控系统将更加智能化，通过机器学习和人工智能技术，能够更好地适应不同的飞行环境，提供更加精确的控制。
- 模块化和集成化：飞控系统的模块化和集成化趋势明显，这有助于提高系统的灵活性和可扩展性。
- 功能优化和新增功能：例如，DJI在M300 RTK的固件更新中增加了面状航线的正射采集中自定义云台角度支持、找飞机功能等，这些新功能提升了飞行器在特定场景下的操作便利性和安全性。此外，还优化了低电量返航算法和三桨迫降功能，提高了大风天气下飞行器的安全性。
- 协议和兼容性的增强：新的飞控固件支持多种通信协议，并且增强了设备之间的兼容性。例如，新增了对普通与DJI HDL协议的支持以及公共频道显示(CH8)。
- 性能提升和固件移植：一些团队专注于特定芯片的飞控固件开发，致力于性能提升和固件移植工作，如FlightNG团队专注于AT32F43x芯片的飞控固件性能提升。
二、 如何为不同的无人机平台选择合适的飞控固件?
为不同的无人机平台选择合适的飞控固件需要考虑多个因素，包括无人机的类型、任务需求以及个人偏好。以下是详细的步骤和建议：
1. 了解不同飞控固件的特点：
Betaflight：这是一款开源的飞行控制器固件，提供高度可定制的飞行性能和参数调整，支持多种飞行模式，如Acro、Horizon、Stabilize等。
ArduPilot：这是一种灵活、可扩展、高性能的自动驾驶软件系统，支持多种载具类型和任务类型，例如无人机、车辆、船只、固定翼飞机、多旋翼飞行器等。它可以在各种硬件上工作，包含Pixhawk系列和CUAV系列，并且具有广泛的用户群体和丰富的教程资源。
PX4：同样是一款用于无人机和其他无人车辆的开源飞行控制软件程序(固件)，适用于各种复杂的飞行任务。
2. 根据无人机平台选择合适的固件：
对于穿越机、固定翼和高校科研无人机，可以选择基于STM32H7的高性能、小体积并且兼容多个开源飞控固件的H743飞控。
如果使用的是Pixhawk系列飞控，可以考虑刷写ArduPilot或PX4固件，这些固件在Pixhawk系列上有良好的兼容性和稳定性。
对于DJI F450这类特定型号的无人机，可以通过QGC软件上传相应的飞控固件文件，并设置机架参数来实现稳定可靠的飞行。
3. 配置和更新飞控固件：
在烧录新固件之前，确保已经安装了最新的STM32虚拟COM端口驱动程序和STM BOOTLOAD驱动程序，并选择正确的固件目标。
使用Betaflight CLI或进入OSD菜单来设置VTX信道和通道，以确保通信顺畅。
更新飞控固件时，可以参考相关文档中的详细步骤，包括检查和更新ESC固件、混合器类型和ESC/电机协议等。
4. 实际应用中的注意事项：
确保飞控箭头与机头同向或任意方向旋转90°，并使用硅胶杜邦线以避免接触不良。
在上电前检测电源正负焊点是否短接，并使用短路保护器以防止损坏。
修改机架类型、dshot_config、CBRK_SUPPLY_CHK等参数，以适应具体的应用场景。
三、 飞控固件开源项目中，哪些是目前最受欢迎和推荐的?
目前最受欢迎和推荐的飞控固件开源项目主要有以下几个：
- PX4：由瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)计算机视觉与几何实验室的一个软硬件项目PIXHAWK演变而来，该飞控系统完全开源，为全球各地的飞控爱好者和研究团队提供一款低成本高性能的高端自驾仪。PX4飞控系统已经形成完善合理的软件架构，配合Pixhawk系列自驾仪硬件平台，构成了Pixhawk PX4自驾仪软硬件平台，可控制多旋翼、固定翼、飞艇等多种载具，是目前世界范围内广泛应用的开源无人机自驾仪软硬件平台。
- APM（ArduPilot） ：这是一个著名的开源飞控固件项目，通常也被称为ArduPilot。它最初由意大利互动设计研究所开发，并逐渐发展成为一个广泛使用的开源飞控平台。虽然目前的PIXHAWK基本已经闭源，但APM仍然是一个非常受欢迎的选择。
- Paparazzi (PPZ) ：这是第一个软件和硬件全部开源的项目，旨在建立一个灵活且强大的开源飞控项目。PPZ不仅包括常见的飞控软件和地面站软件，还包括各种地面站硬件设备。
- Prometheus：这是一个基于PX4开源飞控固件的自主无人机软件系统平台，为无人机的智能与自主飞行提供全套解决方案。通过Prometheus，开发者可以快速搭建起无人机的建图、定位、规划、控制及目标检测等核心模块，从而实现无人机的智能化、自主化飞行。
四、 飞控固件在提高飞行安全性和稳定性方面的最新技术进展是什么?
飞控固件在提高飞行安全性和稳定性方面的最新技术进展主要体现在以下几个方面：
飞控系统通过容错控制律来增强无人机的稳定性。例如，四旋翼无人机应用INDI实现容错控制的研究中，采用李雅普诺夫方法分析了容错控制律在空气动力扰动下的稳定性。此外，成都纵横发布的CW-15二代无人机在某个作动单元发生故障时，飞控计算机会主动发出警报，并自动重新分配控制权，以最大程度提高无人机的容错性，从而确保飞行的安全性。
经纬M30系列的固件更新增加了多项功能，如高级智能返航、安全返航、安全断点续飞等，这些功能显著提升了飞行器的飞行稳定性和安全性。同时，DJI M300 RTK也新增了RTK单点备份功能、优化低电量返航算法和三桨迫降功能等，进一步提高了飞行器的可靠性。
飞控系统的感知功能得到了显著提升。例如，在DJI M30系列的固件更新中，调整水平方向避障状态为四向独立显示并优化视觉定位稳定性。这种改进使得无人机在复杂环境中能够更有效地进行避障操作，从而保障飞行安全。
DJI Matrice 200 V2 系列的固件更新提升了抗电磁干扰性能，并优化了障碍物感知功能及飞行稳定性。此外，还增强了图传功能，新增了PSDK相机图传自适应码率和中国UTMISS支持。这些改进不仅提高了飞行器的抗干扰能力，还确保了图像传输的稳定性和可靠性。
在电动垂直起降飞行器(eVTOL)领域，根据适航规章梳理了安全性要求，并基于安全性要求介绍了飞控计算机、传感器和作动器余度设计技术。这种基于安全性考虑的飞控系统架构设计有助于提高eVTOL飞行器的整体安全性和稳定性。
五、 对于初学者来说，如何开始学习和使用飞控固件进行无人机编程?
对于初学者来说，学习和使用飞控固件进行无人机编程需要一定的步骤和准备。以下是详细的建议：
- 基础知识：首先，了解无人机的基本知识是必要的。这包括无人机的结构、工作原理以及如何操控无人机。
- 选择合适的工具和软件：可以下载并安装Ghost离线编程软件包，该软件支持无人机编程，并且有中文界面，方便初学者操作。对于APM固件+Pixhawk硬件的开发，可以参考网易云课堂上的相关课程，这些课程从搭建编译环境到修改飞控固件都有详细讲解。
- 实际操作练习：在平板电脑上打开飞行器电源，开启遥控器，并通过USB数据线连接电脑与遥控器。然后进入编程模式(例如Ghost的编程键是K1：Mode Switch)。初学者可以从简单的任务开始，比如直线飞行。在Ghost离线编程中，拖动起飞与降落、前飞、后飞模块来实现基本的飞行控制。
- 深入学习编程设计：进阶课程可以帮助你进一步理解无人机的可编程模块和更复杂的编程设计。这类课程会为你打下更牢靠的编程基础，为以后更深入的学习做铺垫。
- 多动手实践：无人机编程是一个涉及多个学科交叉的领域，包括计算机科学、嵌入式系统等。因此，多动手实践和多看书是非常重要的。
- 利用在线资源：可以参考一些在线教程和视频课程，如哔哩哔哩上的Python无人机编程课程，这些课程通常包含多个项目，帮助你逐步掌握无人机编程技能。
