第1章
惯性导航概述
什么是惯性导航 · 加速度计与陀螺仪区别 · IMU基本概念 · 姿态数学表示
欧拉角旋转矩阵四元数
第2章
加速度计工作原理
MEMS结构 · 电容式检测 · 输出模型 · 刻度因数与零偏
MEMS电容检测
第3章
重力矢量基础
地球重力场 · g取值 · 导航系表示 · 载体系投影
重力模型投影
第4章
加速度计误差分析
零偏 · 刻度因数 · 交叉耦合 · 随机噪声 · 温度漂移
角度随机游走漂移
第5章
加速度计标定方法
六位置法 · 最小二乘法 · 标定流程 · 结果验证
标定六位置
第6章
低通滤波原理
滤波必要性 · 一阶/二阶低通 · 截止频率 · 信号影响
低通截止频率
第7章
滑动平均滤波
滑动窗口 · 窗口长度 · 优缺点 · 与低通对比
滑动平均窗口
第8章
互补滤波基础
互补思想 · 频率分割 · 加速度计/陀螺仪融合 · 数学推导
互补滤波融合
第9章
重力矢量提取
静止检测 · 模值判断 · 方差判断 · 直接提取
静止检测方差
第10章
运动加速度分离
运动模型 · 高通滤波 · 阈值判断 · 状态机分离
高通状态机
第11章
坐标系定义
导航系 · 载体系 · 地理系 · 坐标转换 · 方向余弦矩阵
n系b系DCM
第12章
欧拉角与姿态
俯仰/横滚/偏航 · 旋转顺序 · 万向锁 · 局限性
欧拉角万向锁
第13章
旋转矩阵
定义 · 性质 · 构建 · 与欧拉角转换
旋转矩阵正交
第14章
四元数基础
定义 · 运算 · 旋转 · 归一化
四元数归一化
第15章
四元数与旋转矩阵转换
四元数→旋转矩阵 · 旋转矩阵→四元数 · 数值稳定性
转换稳定性
第16章
从加速度计计算俯仰横滚
重力分量 · 俯仰公式 · 横滚公式 · 奇异性处理
俯仰横滚奇异性
第17章
偏航角计算问题
为何加速度计不能算偏航 · 磁力计作用 · 地磁场关系
偏航磁力计
第18章
姿态初始化
静止初始对准 · 加速度计辅助 · 初始偏航确定
初始对准静止
第19章
姿态更新算法
陀螺仪积分 · 四元数更新 · 旋转矩阵更新 · 欧拉角更新
更新积分
第20章
互补滤波姿态解算
Mahony · Madgwick · 参数调节 · 代码实现
MahonyMadgwick
第21章
扩展卡尔曼滤波基础
状态空间 · 预测更新 · 卡尔曼增益 · EKF姿态估计
EKF状态空间
第22章
EKF姿态估计
状态向量 · 观测模型 · 加速度计观测 · 协方差调参
EKF协方差
第23章
加速度计辅助的零速修正
零速检测 · 修正原理 · 修正量计算 · 步行导航
零速修正步行
第24章
振动环境下的重力提取
振动噪声 · 自适应滤波 · 陷波器 · 时频分析
自适应陷波
第25章
温度补偿
温度影响 · 温度模型 · 多项式补偿 · 查表补偿
温度查表
第26章
多传感器融合
加速度计+陀螺仪+磁力计 · 松/紧耦合 · 同步 · 策略
融合松耦合
第27章
姿态解算性能评估
静态/动态精度 · 响应时间 · 计算复杂度 · 测试方法
精度评估
第28章
嵌入式实现优化
定点数 · 查表加速 · 代码优化 · 资源裁剪
嵌入式定点
第29章
实际案例分析
四轴飞行器 · 手机屏幕旋转 · 机器人平衡 · 行人航位推算
四轴PDR
第30章
前沿技术与发展趋势
深度学习姿态估计 · 视觉惯性融合 · 芯片级IMU · 未来展望
深度学习VIO