捷联惯导算法嵌入式实时移植优化

📚 共计 30 章节
第01章
捷联惯导系统概述
基本原理、坐标系定义、姿态表示方法(欧拉角、四元数、方向余弦矩阵)
基础坐标系
第02章
惯性传感器原理与选型
MEMS加速度计、陀螺仪工作原理、关键性能指标(零偏、噪声、带宽)
传感器MEMS
第03章
嵌入式平台选型与评估
MCU/DSP/FPGA选型、浮点与定点运算单元、实时操作系统(RTOS)选择
硬件RTOS
第04章
姿态更新算法(一)
四元数微分方程、毕卡逼近法、龙格-库塔法(RK4)实现
姿态RK4
第05章
姿态更新算法(二)
等效旋转矢量法、圆锥运动补偿、多子样算法
圆锥补偿旋转矢量
第06章
速度与位置更新算法
比力方程离散化、划摇效应补偿、重力模型补偿
划摇重力补偿
第07章
初始对准技术(一)
静基座粗对准、解析式对准、基于重力矢量的水平对准
粗对准静基座
第08章
初始对准技术(二)
精对准、卡尔曼滤波在初始对准中的应用、动基座对准
精对准卡尔曼
第09章
组合导航基础
GPS/INS松组合、紧组合、超紧组合架构对比
组合导航GPS
第10章
卡尔曼滤波理论与实现
标准KF、扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)
EKFUKF
第11章
嵌入式卡尔曼滤波优化
矩阵运算优化、Cholesky分解、UD分解、平方根滤波
CholeskyUD
第12章
传感器误差建模与标定
确定性误差(零偏、标度因数、安装误差)、随机误差(Allan方差分析)
标定Allan
第13章
实时性优化策略(一)
算法复杂度分析、定点数运算替代浮点数、查表法加速三角函数
定点查表
第14章
实时性优化策略(二)
内存管理优化(DMA、Cache)、中断优先级设计、任务调度优化
DMACache
第15章
代码级优化技术
编译器优化选项、内联函数、循环展开、SIMD指令集应用
SIMD循环展开
第16章
数据结构与算法优化
避免动态内存分配、使用环形缓冲区、高效矩阵库(如CMSIS-DSP)
环形缓冲CMSIS
第17章
多传感器数据融合
时间戳对齐、异步数据融合、外推与内插技术
时间戳内插
第18章
硬件在环仿真(HIL)
搭建HIL测试平台、传感器模拟器、故障注入测试
HIL故障注入
第19章
软件在环仿真(SIL)
MATLAB/Simulink模型生成C代码、MIL/SIL/PIL测试流程
SILSimulink
第20章
捷联惯导系统调试与测试
数据日志记录、上位机可视化、性能评估指标(姿态误差、位置误差)
调试可视化
第21章
低功耗优化策略
动态电压频率调整(DVFS)、睡眠模式管理、传感器数据率自适应
DVFS低功耗
第22章
可靠性设计
看门狗定时器、数据校验(CRC)、冗余设计、安全状态机
看门狗CRC
第23章
捷联惯导在无人机中的应用
飞控系统集成、抗振动算法、磁力计辅助
无人机抗振动
第24章
捷联惯导在机器人中的应用
轮式里程计融合、SLAM辅助、足式机器人步态检测
机器人SLAM
第25章
捷联惯导在车载导航中的应用
零速修正(ZUPT)、非完整性约束(NHC)、地图匹配
ZUPTNHC
第26章
捷联惯导在航海/水下中的应用
阻尼算法、水声定位辅助、长航时漂移抑制
水下阻尼
第27章
先进滤波算法
粒子滤波、自适应卡尔曼滤波、H∞滤波在惯导中的应用
粒子滤波H∞
第28章
机器学习辅助惯导
基于深度学习的IMU去噪、零速检测、行人航位推算(PDR)
深度学习PDR
第29章
项目实战(一)
基于STM32的微型捷联惯导系统设计与实现
STM32实战
第30章
项目实战(二)
性能调优与最终测试报告撰写、常见问题FAQ
调优FAQ