01
课程导论与导航基础
组合导航的定义 · 为什么需要组合导航 · 低成本传感器特点与挑战 · 课程目标与学习路径
导论基础
02
坐标系与姿态表示
地球坐标系 · 导航坐标系 · 载体坐标系 · 欧拉角 · 四元数 · 旋转矩阵及其转换
坐标姿态
03
时间系统与GNSS基础
UTC · GPST · 周秒 · GNSS系统组成 (GPS/北斗/GLONASS/Galileo) · 伪距定位原理
时间GNSS
04
GNSS误差源与精度分析
星历误差 · 卫星钟差 · 电离层/对流层延迟 · 多路径效应 · DOP值
误差精度
05
GNSS定位模式
单点定位(SPP) · 差分定位(DGPS) · 实时动态差分(RTK) · 精密单点定位(PPP)
定位差分
06
IMU基础与MEMS传感器
加速度计与陀螺仪工作原理 · MEMS特性 · IMU性能指标 (零偏/噪声/标度因数)
IMUMEMS
07
IMU误差模型与标定
确定性误差 · 随机误差(Allan方差) · 六面法标定 · 零偏/标度因数/安装误差
标定误差
08
惯性导航原理 (捷联式)
姿态更新(四元数微分) · 速度更新(比力方程) · 位置更新 · 圆锥/划桨效应补偿
惯导捷联
09
初始对准
静基座粗对准(解析法) · 精对准(罗经法) · 动基座对准 · 对准精度评估
对准初始
10
卡尔曼滤波基础 (一)
状态空间模型 · 线性KF五大公式 · 预测与更新 · 滤波器调参
KF滤波
11
卡尔曼滤波基础 (二)
扩展卡尔曼(EKF) · 无迹卡尔曼(UKF) · 粒子滤波(PF) · 对比与选型
EKFUKF
12
松组合导航 (Loosely Coupled)
架构原理 · 15维状态向量 · 位置/速度观测 · 开环与闭环校正
松组合LC
13
紧组合导航 (Tightly Coupled)
架构原理 · 伪距/伪距率观测 · 与松组合对比 · 实现难点
紧组合TC
14
深组合导航 (Deeply Coupled)
架构原理 · 矢量跟踪环 · 抗干扰能力 · 应用场景
深组合矢量
15
组合导航中的故障检测
卡方检验 · 残差检测 · RAIM算法 · 故障隔离与系统重构
故障RAIM
16
传感器融合中的时间同步
时间戳对齐 · 硬件同步 · 软件插值 · IMU与GNSS数据对齐实战
同步时间
17
低成本IMU选型与硬件平台
MPU6050 · ICM-20948 · BMI088 · STM32/ARM · 传感器数据读取
硬件选型
18
GNSS接收机选型与数据协议
Ublox (NEO/ZED) · RTCM · NMEA · 原始观测量输出
接收机协议
19
数据预处理与滤波
IMU去噪(低通/滑动平均) · 异常值剔除 · GNSS周跳探测与修复
预处理滤波
20
基于Python的仿真环境搭建
NumPy/SciPy · 轨迹生成器 · IMU仿真器 · GNSS仿真器
Python仿真
21
基于Python的松组合实现
15维EKF代码 · 数据读取处理 · 轨迹对比与误差曲线可视化
松组合Python
22
基于Python的紧组合实现
伪距/伪距率EKF · 卫星几何计算 · 与松组合结果对比分析
紧组合EKF
23
零速修正(ZUPT)与零角速度修正(ZARU)
原理 · 检测器设计(加速度/角速度阈值) · 步行导航应用
ZUPTZARU
24
车辆运动约束 (NHC)
非完整性约束 · 侧向/垂向速度为零约束 · 车载导航应用
NHC车辆
25
磁力计辅助导航
地磁场模型 · 磁力计校准(椭圆拟合) · 磁航向计算 · IMU/GNSS融合
磁力计航向
26
气压计辅助高度测量
气压测高原理 · 温度补偿 · 与GNSS高度融合 · 无人机应用
气压计高度
27
多传感器融合架构
因子图优化(iSAM2) · 与卡尔曼滤波对比 · 复杂场景优势
因子图iSAM2
28
实时性与嵌入式实现
C/C++代码移植 · RTOS任务调度 · 数据流管理 · 性能优化
嵌入式实时
29
典型应用案例 (一) 无人机
UAV组合导航 · 抗磁干扰 · 应急降落触发逻辑
无人机案例
30
典型应用案例 (二) 车载与ADAS
车载导航 · 隧道/地下车库 · 航位推算(DR)与地图匹配
车载ADAS