开源飞控是基于开放源代码理念构建的飞行控制器系统，涵盖硬件设计固件算法及地面站软件，允许开发者自由获取修改和优化代码，适用于多旋翼固定翼无人船等多种自主载具的控制。其核心通过实时处理陀螺仪加速度计气压计等传感器数据，结合PID自抗扰(ADRC)或卡尔曼滤波等算法实现姿态解算与稳定控制，并支持GPS导航任务规划及集群飞行等高级功能。开源飞控以模块化设计和高兼容性著称(如PX4ArduPilot)，兼具低成本与高可定制性，广泛应用于教育科研工业巡检农业植保及竞赛穿越机等领域，持续推动无人机技术的创新与普及。
一、国际主流开源飞控系统
1. ArduPilot
核心特性：
支持固定翼、多旋翼、直升机、无人车等多种平台，具备全自主航线飞行、自动起降、避障导航功能 。
采用C++编写，集成传感器融合(GPS/IMU/气压计)和MAVLink通信协议，兼容ROS 。
硬件平台：
Pixhawk系列(v2-v6)、Cube Orange/Yellow、Navio2(树莓派扩展板)。
社区生态：
全球最大开源社区之一，由Dronecode基金会管理，年均代码提交量超1200次(GitHub数据)。
许可协议为GPLv3.商业使用需开源修改代码 。
2. PX4 Autopilot
核心特性：
专注于高性能与可靠性，支持级联控制、模块化架构，实时操作系统(NuttX)保障低延迟响应 。
提供任务规划、仿真工具链(Gazebo硬件在环)及机器学习接口 。
硬件平台：
Pixhawk 4/6X/6C、Holybro Durandal，兼容Linux系统(如树莓派)。
社区生态：
BSD许可更受企业欢迎(Intel/高通等巨头参与)，更新频率达每周数次，文档系统完善 。
3. Pixhawk（硬件+软件生态）
定位：开源飞控硬件标准，非独立软件 。
支持系统：同时兼容ArduPilot和PX4固件 。
硬件迭代：
主流型号：Pixhawk v2(STM32F427主控)、v4(双冗余设计)、v6(支持故障容忍)。
4. 其他国际项目
Paparazzi UAV：
专长固定翼与长航时控制，采用PPRZLink协议，支持分布式多机协同 。
TauLabs：
轻量级飞控，支持自动调参和模型辨识算法，适合教育场景 。
ROSflight：
基于ROS的灵活开发框架，聚焦研究用途(如SLAM集成)。
二、国内开源飞控系统
1. StarryPilot
核心特性：
基于RT-Thread实时系统，集成ADRC/PID双控制算法，支持Gazebo仿真与全日志系统 。
硬件平台：兼容Pixhawk标准硬件 。
应用场景：科研、行业无人机(如物流巡检)。
2. 匿名科创系列
产品线：开拓者、领航者、拓空者Pro(支持传感器恒温)。
特点：完整开源方案(代码+地面站)，优化学生竞赛适用性 。
3. 中航恒拓飞控
定位：高校科研与竞赛专用，支持GPS定点，硬件关联Pixhawk但价格较高 。
4. FMT ICF5
技术亮点：国产自主实时内核，强化抗干扰能力，适用于工业级无人机 。
5. 正点原子飞控
商业化程度高，硬件驱动能力强，类似国际项目Crazyfile 。
三、小众及新兴开源项目
| 项目名称 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| OpenPilot | 简化硬件架构（CC3D/Quanton），无需GPS即可稳定姿态 | 入门级多旋翼 |
| MultiWii | 早期多旋翼控制软件，代码轻量 | 微型无人机 |
| EmuFlight | 侧重飞行性能调优，支持BLDC电机PID控制 | 竞速无人机 |
| GAAS | 全自主VTOL控制，集成视觉导航 | 垂直起降研究 |
四、关键对比维度
1. 功能特性
| 系统 | 实时控制架构 | 高级功能亮点 |
|---|---|---|
| PX4 | 级联控制+NuttX | 线程安全中间件，兼容DDS/ROS |
| ArduPilot | 多线程/ChibiOS | 自动搜救、多传感器冗余 |
| StarryPilot | RT-Thread | 硬件在环仿真+ADRC算法 |
2. 社区活跃度
ArduPilot/PX4：GitHub年均贡献量超千次，Dronecode基金会提供企业支持 。
国内项目：StarryPilot年更新4-6个版本，匿名科创社群用户超5万 。
3. 许可与商业化
PX4(BSD)：企业可闭源修改，吸引商用集成 。
ArduPilot(GPLv3)：强制开源衍生代码，适合学术合作 。
结论
- 科研/企业开发：优先选择 PX4(高性能+商业友好)或 StarryPilot(国产化+仿真支持)。
- 教育/竞赛：匿名科创或 OpenPilot 更易上手 。
- 硬件兼容性：Pixhawk 仍是通用性最强的硬件平台 。
注：以上信息综合自学术白皮书、开发者社区及硬件文档(2023-2025年)，引用源涵盖国际实验室报告、开源平台统计及国内技术综述。
