ArduPilot 传感器校准与EKF调试实战
📚 共计 30 章节
01
传感器校准基础
为什么需要校准？校准的物理意义与数学原理。
原理
核心概念
02
加速度计校准
六面校准法详解、MPU6000/ICM20602校准流程。
六面法
IMU
03
陀螺仪校准
零偏校准、温度补偿、Allan方差分析。
零偏
温补
04
磁力计校准
硬铁/软铁干扰、椭球拟合校准、现场校准技巧。
椭球拟合
干扰抑制
05
气压计校准
绝对气压校准、温度漂移补偿、动态气压噪声处理。
气压
漂移补偿
06
GPS/RTK校准
天线相位中心校准、基线长度校准、多路径效应抑制。
RTK
多路径
07
空速计校准
皮托管校准、空气密度补偿、低空速段线性化。
皮托管
空速
08
测距仪/激光雷达校准
偏移量校准、波束角补偿、多传感器融合校准。
LiDAR
波束角
09
光流传感器校准
像素当量校准、高度依赖补偿、室内外切换策略。
光流
像素当量
10
EKF基础理论
卡尔曼滤波原理、状态向量定义、协方差矩阵含义。
卡尔曼
协方差
11
ArduPilot EKF架构
EKF1/EKF2/EKF3区别、核心代码结构、参数体系。
EKF1/2/3
参数
12
EKF初始化
初始对准、协方差初值设置、状态初值注入。
对准
初值
13
EKF预测模型
IMU运动学方程、四元数更新、加速度/角速度积分。
四元数
积分
14
EKF观测模型
GPS位置/速度观测、磁力计航向观测、气压计高度观测。
观测
GPS/磁力计
15
EKF量测更新
卡尔曼增益计算、状态更新、协方差更新、残差检验。
增益
残差
16
EKF调参核心
噪声协方差矩阵Q/R调优、过程噪声与测量噪声平衡。
Q/R
调优
17
EKF故障诊断
残差监测、一致性检验、协方差膨胀、EKF重置机制。
故障
重置
18
EKF日志分析
使用binlog分析EKF状态、常见异常波形解读。
binlog
波形
19
传感器融合策略
GPS+IMU融合、视觉+IMU融合、多传感器权重分配。
融合
权重
20
振动对EKF的影响
振动频谱分析、陷波滤波器设计、安装减振方案。
振动
陷波
21
温度对传感器的影响
温漂曲线标定、温度补偿模型、加热方案设计。
温漂
加热
22
传感器时间同步
硬件同步方案、软件时间戳对齐、延迟补偿。
同步
延迟
23
多IMU冗余设计
主备切换逻辑、一致性投票、故障隔离。
冗余
投票
24
EKF参数速查表
关键参数详解、推荐初始值、调试优先级。
速查
参数
25
实战案例1：四旋翼悬停漂移
四旋翼悬停漂移问题排查与EKF调优。
四旋翼
漂移
26
实战案例2：固定翼GPS丢星
固定翼GPS丢星后EKF降级与恢复。
固定翼
丢星
27
实战案例3：无人车磁干扰
无人车磁干扰环境下的EKF航向保持。
无人车
磁干扰
28
实战案例4：水下ROV气压计失效
水下ROV深水区气压计失效的EKF应对。
ROV
气压计失效
29
高级话题：自适应EKF与因子图
自适应EKF、鲁棒EKF、因子图优化与EKF对比。
自适应
因子图
30
综合实训：从零校准到EKF调试
从零开始校准一架无人机并完成EKF调试全流程。
全流程
实训