什么是 PX4？无人机开发的第一步_px4飞控是什么

本文是《从零开始学 PX4：无人机开发全流程实战》系列第一篇，带你迈出无人机飞控开发的第一步。适合零基础、有嵌入式/C++背景的开发者。

✈️ 一、PX4 是什么？

PX4 是一套开源的飞控系统（Flight Control System），适用于多种类型的无人机与机器人。它不仅仅是一个固件，而是一个完整的无人系统开发生态，包括飞控软件、仿真平台、通信协议、地面站和开发工具链。

📌 PX4 的组成：

• ✅ PX4-Autopilot：飞控固件主仓库（C++ 开发）

• ✅ QGroundControl：图形化地面站，便于调参与监控

• ✅ MAVLink：轻量级通信协议

• ✅ Gazebo / jMAVSim：仿真模拟器

• ✅ MAVSDK / MAVROS：无人机接口（支持 Python / C++ / ROS）

顶层软件架构​

下面的架构图对 PX4 的各个积木模块以及各模块之间的联系进行了一个详细的概述。 图的上半部分包括了中间件模块，而下半部分展示的则是飞行控制栈的组件。

🧠 二、PX4 能做什么？

PX4 不只是“让无人机飞起来”，它支持多种控制任务，包括自动起降、路径规划、避障、返航、GPS 跟踪等。

能力 说明 自动飞行 自动起飞、巡航、返航、降落 多平台支持 多旋翼、固定翼、VTOL、水下无人机等 传感器驱动 支持 GPS、IMU、激光雷达、光流等 自主任务 路径规划、任务队列、自主决策 数据通信 与 QGC/MAVSDK/MAVROS 实时通信 模块拓展 支持自定义飞行逻辑、传感器、算法模块开发

🆚 三、PX4 vs ArduPilot 区别

两者都是开源飞控，但 PX4 更偏向现代架构与科研开发，而 ArduPilot 更成熟，广泛用于商用系统。

对比项 PX4 ArduPilot 核心语言 C++ C 通信协议 MAVLink MAVLink 地面站 QGroundControl Mission Planner 编程架构 模块化，uORB 发布订阅 调度式循环框架 学术友好度 高 一般 仿真支持 Gazebo、jMAVSim、AirSim SITL、自研仿真器

🧩 四、PX4 架构全景图

PX4 拥有模块化、层次化的系统架构。核心通信机制是 uORB（一种发布/订阅系统），实现了模块间解耦。

[QGroundControl] ⇄ MAVLink ⇄ [PX4-Autopilot] ↑ ↓ MAVSDK / MAVROS 飞控模块（Commander / Navigator） ↓传感器驱动 / 电机控制

📌 核心模块包括：

• Commander：飞行模式状态机

• Navigator：航线导航逻辑

• Firmware：飞控主循环逻辑

• WorkQueue：任务调度线程池

🎯 五、谁应该学习 PX4？

PX4 是开源、免费、现代化的飞控平台，非常适合以下人群：

类型 场景 学生 毕业设计、无人机竞赛、课程项目 嵌入式开发者 希望参与飞控系统、自动驾驶控制等 ROS/AI 工程师 用于整合路径规划、视觉算法等 飞控厂商 需要二次开发、加装传感器、定制任务 爱好者 DIY 飞行器、地面站、自动控制系统

🧰 六、入门准备清单

项目 推荐 操作系统 Ubuntu 22.04 LTS 开发语言 C++（核心），Python（脚本），Bash 工具链 Git、VSCode、QGroundControl、Gazebo 开发板 Pixhawk 4 / 6C / Holybro / CUAV 等 网络资源 国内网络建议配置镜像或 GitHub 加速

🔜 下一篇预告

下一篇我们将带你进入实战部分：

🛠️如何从零开始搭建 PX4 开发与仿真环境（Ubuntu 22.04）

👉 包括工具安装、PX4 编译、Gazebo 仿真运行、常见报错解决。