1. 课程导论与导航基础
1.1 组合导航到底是个啥？
先说说组合导航的定义。说白了，就是把两种或多种导航技术揉在一起，取长补短。最常见的组合，就是IMU（惯性测量单元）加上GNSS（全球导航卫星系统）。
我刚开始接触这个领域时，觉得这玩意儿挺玄乎。后来做项目多了，发现其实没那么复杂。IMU就像个瞎子，它只管自己算，时间长了肯定跑偏。GNSS呢，像个近视眼，信号一丢就抓瞎。两个凑一块儿，瞎子扶着近视眼走路，反而走得稳当。
为什么要组合？原因很简单——单一传感器靠不住。
- GNSS在城市峡谷、隧道里会丢信号
- IMU单独工作几分钟，位置误差就能飘到几十米
- 低成本传感器更是问题多多
你想想看，无人机飞过一座桥底下，GNSS瞬间失锁。这时候要是没有IMU撑着，飞机直接就懵了。组合导航就是干这个的——GNSS好的时候校正IMU，GNSS坏的时候靠IMU撑着。
核心思想：组合导航不是简单的数据叠加，而是利用各自优势，弥补对方短板。IMU提供高频短时精度，GNSS提供低频长时稳定性。
1.2 低成本传感器的特点与挑战
咱们这门课，重点讲的是低成本IMU。什么叫低成本？就是MPU6050、ICM-20948这类芯片，淘宝上几十块钱一片的那种。
我踩过不少坑。记得有一次，用某款国产低成本IMU做车载导航，静态测试数据看着还行。结果一上车，振动一上来，数据直接炸了。后来查了半天，发现是加速度计的零偏稳定性太差，温度一变化就飘。
低成本传感器有几个典型问题：
| 问题 | 表现 | 影响 |
|---|---|---|
| 零偏不稳定 | 静止时输出不为零 | 积分后位置漂移 |
| 噪声大 | 输出信号毛刺多 | 姿态解算抖动 |
| 温漂严重 | 温度变化时参数变化 | 长时间工作精度下降 |
| 标定困难 | 出厂参数不准 | 需要额外校准 |
嗯，这里要注意。低成本传感器不是不能用，而是你得知道它的脾气。我个人的习惯是，拿到一个新IMU，先做三件事：
- 静态采集10分钟，看零偏稳定性
- 做六面标定，确定尺度因子和交叉耦合
- 温度循环测试，摸清温漂规律
避坑指南：我曾经在项目里直接用了IMU的出厂参数，结果导航精度惨不忍睹。后来老老实实做了标定，精度提升了至少一个数量级。别偷懒，标定这步省不了。
1.3 课程目标与学习路径
这门课的目标很明确——让你能从零搭建一套低成本组合导航系统。不是纸上谈兵，是真正能跑起来的那种。
我会带你走完这条路：
- 基础篇：搞懂IMU和GNSS的工作原理，学会数据预处理
- 算法篇：卡尔曼滤波、误差状态模型、松耦合与紧耦合
- 实战篇：代码实现、硬件调试、性能调优
我个人觉得，最难的部分不是算法本身，而是工程落地。你想想看，算法在Matlab里跑得挺好，一上嵌入式系统就各种问题——内存不够、计算超时、传感器数据不同步。这些我都会在课程里一一拆解。
学习建议：别急着看代码。先把坐标系、姿态表示、误差模型这些基础概念吃透。地基打不牢，后面盖楼肯定歪。
下面这张图，是我自己梳理的知识体系框架。你可以把它当作整个课程的地图：
这张图把整个课程串起来了。从底层的传感器基础，到中间的数据处理，再到核心算法，最后落地到工程实现。每一层都依赖下一层，缺一不可。
我建议你把这图存下来。每学完一章，回来看看自己走到哪一步了。这样心里有数，不会迷路。
一句话总结：组合导航不是魔法，是工程。低成本传感器能做，但需要你理解它的局限，用算法去弥补。这门课就是教你干这个的。