开源飞控软件：推动无人机技术进步的引擎

在过去的二十年里，众多开源自动驾驶仪项目极大地推动了无人机技术的发展。像 MatrixPilot、Baseflight、TauLabs、OpenPilot、Cleanflight、MultiWii 和 dRonin 等一些开源自动驾驶仪项目已经停止开发，然而，Ardupilot/APM、Pixhawk/PX4、Paparazzi、LibrePilot、Betaflight 和 iNAV 等项目至今仍具有重要意义，并在开发者和爱好者中获得了广泛认可。这些杰出的开源自动驾驶仪由全球活跃的开发者社区不断完善，各自具备独特的功能，并不断扩展兼容性，始终处于无人机技术的前沿。它们支持多种类型的飞行器，包括多旋翼无人机、固定翼飞机、无人车和水上无人机，展现了其在不同应用场景中的适应性。​

序号	系统名称	出现年份	主要特点
1	Ardupilot/APM	2007年	最早广泛使用的硬件平台之一，兼容性强，支持多旋翼无人机、固定翼飞机、无人车和水上交通工具等多种类型；拥有ArduPlane、ArduCopter、ArduRover等针对特定飞行器类型的定制版本
2	Pixhawk/PX4	2008年	硬件平台与3D Robotics合作发布，自动驾驶仪软件高度模块化、灵活；支持多旋翼无人机、固定翼飞机、垂直起降平台、无人车和船只等多种飞行器；架构允许复杂配置和实现先进功能，适用于简单及高度复杂无人机项目
3	Paparazzi UAV	2003年	最早的开源自动驾驶仪项目之一，专注学术研究与开发；支持多旋翼无人机、固定翼飞机、混合垂直起降飞行器等多种飞行器类型，通过众多版本更新提升性能
4	LibrePilot	2015年	是OpenPilot项目的分支，专注可靠性和用户友好界面；主要针对多旋翼无人机，也支持固定翼飞机和实验性平台；每次发布致力于提升飞行性能、用户界面和配置支持
5	Betaflight	2015年	从Cleanflight衍生而来，专为竞速无人机和特技飞行设计；飞行性能卓越、响应速度快，是FPV竞速首选固件；精简架构在目标应用中高效，但通用性稍差
6	iNAV	2015年	同样为Cleanflight的分支，为多旋翼无人机、固定翼飞机和无人车提供先进导航能力；专注可靠性和精确控制，适合对导航功能有较高要求的用户

这些开源软件基本上都采用c/c++来编写系统，已达到高性能高效率运行的目的。

1、Ardupilot/APM：开源飞控的先驱​

Ardupilot/APM 最初由 Jordi Muñoz 和 Chris Anderson 于 2007 年开发，作为 DIY Drones 社区的一部分，也是 Arduino 项目的一个分支，它是最早被广泛使用的硬件平台之一。Ardupilot 因其与众多飞行器类型的兼容性而脱颖而出，如多旋翼无人机、固定翼飞机、无人车和水上交通工具。像 ArduPlane、ArduCopter 和 ArduRover 等关键版本，针对特定的飞行器类型对自动驾驶仪进行了定制。如今，它由 ArduPilot 开发团队维护，并在业余爱好者和专业无人机应用中继续被广泛使用。​

在实际应用中，有一位业余爱好者利用 ArduCopter 搭建了一个用于农业植保的无人机系统。通过 ArduCopter 强大的自主飞行功能，该无人机能够按照预设的航线在农田上方稳定飞行，精准地喷洒农药。不仅提高了工作效率，还大大减轻了农民的劳动强度。在一些科研项目中，研究人员借助 ArduPlane 改装的固定翼无人机进行环境监测。无人机可以长时间在特定区域巡航，收集大气数据、拍摄地面图像等，为科研工作提供了大量有价值的数据。​

2、Pixhawk/PX4：高度模块化与灵活的飞控系统​

Pixhawk/PX4 于 2008 年由 Lorenz Meier 在苏黎世联邦理工学院发起。硬件平台 Pixhawk 是与 3D Robotics 合作发布的。PX4 自动驾驶仪软件作为一个高度模块化和灵活的飞行控制系统，支持多种飞行器，包括多旋翼无人机、固定翼飞机、垂直起降（VTOL）平台、无人车和船只。PX4 的架构允许进行复杂的配置和实现先进的功能，使其适用于简单和高度复杂的无人机项目。目前，PX4 由 Dronecode 基金会管理，并得到了庞大社区和行业合作伙伴的支持。​

在工业领域，一家物流企业采用基于 PX4 的无人机进行货物配送测试。无人机能够在复杂的城市环境中自主规划路线，避开障碍物，精准地将货物投递到指定地点。在影视拍摄行业，基于 PX4 的无人机配合专业的摄像设备，能够实现各种复杂的拍摄动作，为影视作品带来独特的视觉效果。例如在一些大型纪录片的拍摄中，无人机可以在峡谷、森林等复杂地形中稳定飞行，捕捉到传统拍摄设备难以获取的画面。​

3、Paparazzi UAV：专注学术研究的开源先锋​

Paparazzi UAV 于 2003 年在法国国立民航大学（ENAC）启动。作为最早的开源自动驾驶仪项目之一，它专注于学术研究与开发。它支持多种飞行器类型，包括多旋翼无人机、固定翼飞机，甚至一些实验性平台，如混合垂直起降（VTOL）飞行器。多年来，众多的版本更新提升了它的性能。​

在高校的科研项目中，Paparazzi UAV 被广泛应用于无人机自主控制算法的研究。例如，研究人员通过它来探索新型的路径规划算法和避障算法。在一次关于城市环境中无人机自主导航的研究中，基于 Paparazzi UAV 开发的无人机成功在模拟的城市街区中自主飞行，躲避建筑物和其他障碍物，为未来城市物流配送等应用提供了技术基础。在一些航空航天研究机构，利用 Paparazzi UAV 进行新型飞行器设计的验证。通过对其进行定制化开发，测试新型飞行器的飞行性能和控制特性。​

4、LibrePilot：追求可靠与易用的飞控​

LibrePilot 创建于 2015 年，是已停止开发的 OpenPilot 项目的一个分支，专注于可靠性和用户友好界面。尽管主要针对多旋翼无人机，但它也支持固定翼飞机和实验性平台。每次发布都致力于提升飞行性能、用户界面和配置支持。​

对于一些刚接触无人机开发的爱好者来说，LibrePilot 因其简单易用的界面而备受青睐。他们可以轻松地在其图形化界面中进行参数设置和飞行器调试，快速实现无人机的稳定飞行。在一些小型的无人机表演活动中，组织者利用 LibrePilot 控制多架无人机进行编队飞行表演。通过简单的设置和编程，多架无人机能够整齐划一地完成各种复杂的动作，为观众带来精彩的视觉盛宴。​

5、Betaflight：FPV 竞速与特技飞行的首选​

Betaflight 于 2015 年从 Cleanflight 衍生而来，专为竞速无人机和特技飞行而设计。以其卓越的飞行性能和响应速度而闻名，Betaflight 已成为第一人称视角（FPV）竞速的首选固件，其快速的开发和频繁的更新不断提升着它的性能。Betaflight 的精简架构使其在目标应用中格外有效，但在其他飞行器类型上的通用性稍差。​

在全球各地的 FPV 竞速比赛中，几乎随处可见基于 Betaflight 的无人机。这些无人机在赛场上以极高的速度穿梭于各种障碍物之间，展现出令人惊叹的灵活性和敏捷性。例如在著名的穿越机世界杯比赛中，选手们使用的无人机大多搭载了 Betaflight 固件，通过精准的操控和 Betaflight 出色的性能，在复杂的赛道中一决高下。一些无人机特技表演团队也借助 Betaflight 实现各种高难度的飞行动作，如空中翻滚、急速转向等，为观众带来震撼的视觉体验。​

6、iNAV：提供先进导航能力的开源飞控​

iNAV 也是 Cleanflight 的一个分支，为多旋翼无人机、固定翼飞机和无人车提供先进的导航能力。它专注于可靠性和精确控制，使其成为需要先进导航功能用户的首选。​

在一些需要进行长距离精准飞行的应用中，iNAV 发挥了重要作用。比如在地质勘探领域，搭载 iNAV 的无人机可以按照预设的高精度航线，在山区等复杂地形上空长时间飞行，采集地质数据。在边境巡逻等安保场景中，基于 iNAV 的无人机能够准确地沿着边境线巡航，实时回传监控画面，为安保工作提供有力支持。它的高精度导航能力确保了无人机在复杂环境下也能稳定地完成任务。​

开源飞控软件在无人机技术发展中扮演着至关重要的角色。从最初的简单飞行控制到如今支持复杂的任务和多样化的飞行器类型，这些开源项目不断演进和创新。Ardupilot/APM、Pixhawk/PX4、Paparazzi、LibrePilot、Betaflight 和 iNAV 等项目各自以其独特的优势，在不同的领域和应用场景中得到广泛应用，无论是业余爱好者的创意探索，还是专业领域的实际需求，都离不开这些开源飞控软件的支持，它们将继续推动无人机技术向更高的水平发展。