硬件工程师（飞控方向）

一、基本信息
岗位名称：硬件工程师（飞控方向）
汇报对象：飞控系统总设计师
协作对象：嵌入式软件工程师、飞控算法工程师、产品经理
二、岗位定位
负责无人机飞控系统硬件的设计、开发、验证和生产支持，从Pixhawk开源硬件的定制化改进逐步过渡到自主硬件设计
三、核心职责1. 硬件需求分析与方案设计（20%）

• 需求拆解
  • 与总设计师和产品经理协作，将飞控系统功能需求转化为硬件技术指标
  • 制定PCB功能清单和模块划分（主控MCU、传感器模组、电源系统、通信接口等）
• 原理图设计
  • 绘制完整的飞控板原理图（基于Pixhawk 6X架构优化或自主设计）
  • 核心模块包括：
    
    • 主控单元：STM32H7/F7系列MCU选型与外围电路
    • 传感器接口：IMU（SPI接口）、磁力计、气压计、GNSS模块
    • 电源系统：宽范围输入（210V~12V/5V降压）、PMU电源管理
    • 通信接口：UART/CAN/USB/以太网/RC输入/PWM输出
• 技术选型评审
  • 输出《硬件选型报告》，说明关键器件选择依据（性能、成本、供应链稳定性）

2. 关键组件选型与电路设计（25%）

• 传感器选型
  • IMU：选择合适的6轴/9轴IMU，设计SPI高速通信电路，考虑多IMU冗余方案
  • GNSS：天线陶瓷选型，射频电路设计，抗干扰设计
  • 其他：气压计、磁力计、光流/激光测距等扩展传感器接口预留
• 电源系统设计
  • 宽压输入（适配2-6S锂电池，支持210V高压输入场景）
  • 多路降压转换（12V/5V/3.3V），LDO低噪声电源设计
  • PMU电源管理芯片选型，过流/过压保护，电源监控
• EMC/EMI设计
  • 电磁兼容设计：滤波电路、TVS保护、共模扼流圈
  • PCB层叠设计，地平面完整性规划
  • 满足工业级EMC标准（预留CE/FCC认证空间）

3. PCB设计与生产管理（20%）

• PCB布线
  • 高速信号（SPI/USB/以太网）走线设计，阻抗控制
  • 模拟/数字/电源分区，地平面隔离与缝合
  • 热敏感器件布局优化（IMU远离热源）
  • 符合可制造性设计（DFM）要求，控制成本
• 生产协调
  • 输出Gerber文件，对接PCB制造厂和SMT贴片厂
  • 编制BOM清单，协助采购进行器件询价和替代料评估
  • 管理PCB版本迭代（V1.0/V1.1...），维护设计变更记录
• SMT组装跟进
  • 提供SMT贴片坐标文件，检查首件质量
  • 解决组装工艺问题（焊接不良、元件冲突等）

4. 硬件调试与验证（25%）

• 上电验证
  • 首次上电检查流程：电压/电流测试，防止炸板
  • 各路电源输出电压精度、纹波、负载能力测试
  • 接地系统检查，地平面连续性和阻抗测试
• 信号完整性测试
  • 示波器测试高速信号（SPI时钟、数据线）质量
  • EMI辐射和传导测试（预测试），定位干扰源
• 热设计验证
  • 热成像仪测试关键器件温升（MCU、电源芯片、IMU）
  • 热仿真分析（如有必要），优化散热设计
  • 验证-20°C~60°C环境温度下的工作稳定性

5. 传感器标定流程开发（10%）

• IMU标定
  • 设计IMU静态零偏标定流程（温度补偿曲线）
  • 陀螺仪零偏、加速度计尺度因子和偏置校准
  • 编写标定工具脚本（配合软件工程师），集成到生产测试流程
• 其他传感器
  • 磁力计校准（椭球拟合）、气压计温度补偿
  • 输出《传感器标定作业指导书》

6. 集成测试与可靠性验证（10%）

• 台架联调
  • 配合软件团队进行硬件+PX4固件联调（无桨测试）
  • 验证传感器数据正确性（IMU/GNSS/气压计）
  • 测试急停、急俯仰等极端指令下的硬件响应
• 环境适应性测试
  • 高低温测试（-20°C~60°C），验证器件耐受性
  • 振动测试（模拟飞行振动环境）
  • 防水防尘测试（如产品有IP等级要求）
• 可靠性改进
  • 收集测试问题，迭代硬件设计（原理图/PCB优化）
  • 建立硬件故障数据库，推动设计鲁棒性提升

四、任职要求必备条件

1. 学历背景：本科及以上，电子工程/自动化/通信工程相关专业
2. 工作经验：3年以上硬件开发经验，有完整产品从设计到量产经历
3. 专业技能：
   
   • 精通模拟/数字电路设计，熟悉电源管理、传感器接口电路
   • 熟练使用Altium Designer/KiCad等PCB设计工具
   • 掌握示波器、万用表、热成像仪等测试设备使用
   • 了解EMC/EMI设计规范和测试方法

加分项

• 无人机/机器人行业经验：熟悉Pixhawk/Cube等开源飞控硬件架构
• 高速电路设计：有SPI/USB/CAN/以太网等高速接口设计经验
• 传感器应用：熟悉IMU/GNSS/磁力计等MEMS传感器特性和标定方法
• 嵌入式基础：能看懂C代码，与软件工程师高效协作
• 项目管理：有硬件项目从0到1落地经验，熟悉DFM/DFT流程

能力素质

• 系统思维：理解飞控系统整体架构，不局限于单一模块
• 问题解决：能独立定位硬件故障（电路问题 vs 软件问题）
• 成本意识：在性能和成本间做平衡，控制BOM成本
• 学习能力：快速掌握新器件datasheet和应用笔记

五、典型工作场景场景1：定制化Pixhawk 6X改进

• 需求：在Pixhawk 6X基础上增加冗余IMU，优化电源系统支持6S电池直接输入
• 工作：
  
  1. 分析Pixhawk 6X开源原理图，识别改进点
  2. 选择第二颗IMU（不同品牌，降低共模故障风险）
  3. 重新设计12V降压电路（同步降压，效率>90%）
  4. 绘制改进版原理图，完成PCB布线（6层板）
  5. 打样测试，验证双IMU数据融合效果

场景2：自主飞控板V1.0开发

• 需求：脱离Pixhawk生态，设计自主知识产权飞控板
• 工作：
  
  1. 与总设计师确定技术指标（IMU采样率1kHz、支持8路PWM/DShot输出）
  2. MCU选型（STM32H743，400MHz主频，2MB Flash）
  3. 完整原理图设计（200+页datasheet分析）
  4. 8层PCB设计，阻抗控制（SPI差分50Ω）
  5. 首板调试：解决GNSS定位异常（发现地平面开窗问题）
  6. 迭代V1.1版本，EMC预测试通过

场景3：生产测试工装设计

• 需求：批量生产需要快速测试工装
• 工作：
  
  1. 设计测试夹具（弹簧针接触关键测试点）
  2. 编写自动化测试脚本（配合软件工程师）
  3. 验证IMU标定流程可重复性（100片样品标定数据分析）

六、成长路径
初期（0-6个月）

• 熟悉Pixhawk 6X硬件架构和PX4软件接口
• 完成首个定制化改进项目（如电源优化）
• 建立硬件测试规范和工具链

中期（6-18个月）

• 主导自主飞控板V1.0/V2.0设计
• 建立供应商网络，优化BOM成本
• 推动EMC认证和可靠性测试体系

长期（18个月+）

• 晋升硬件负责人/技术专家
• 带领硬件团队，建立硬件开发流程和IP库
  职位福利：五险一金、绩效奖金、带薪年假、节日福利、周末双休