01
姿态测量基础
坐标系定义（惯性系、机体系、导航系）、欧拉角与四元数、旋转矩阵推导
坐标系四元数
02
惯性传感器原理
加速度计、陀螺仪、磁力计工作原理及传感器误差模型
IMU误差模型
03
传感器标定
六面法标定加速度计、角速率标定、椭球拟合磁力计标定、温漂补偿
标定椭球拟合
04
姿态解算算法
互补滤波、Mahony滤波、Madgwick滤波、EKF姿态估计
滤波EKF
05
角速率控制基础
PID控制器原理、角速率环设计、角加速度前馈、积分限幅与抗饱和
PID抗饱和
06
角速率控制器调参
手动调参、Ziegler-Nichols自动调参、频域分析、鲁棒性验证
调参频域
07
姿态控制级联结构
外环(角度环)与内环(角速率环)设计、带宽分配、响应与稳定性权衡
级联带宽
08
四元数姿态控制
基于四元数的误差计算、四元数PID、姿态保护与奇异点处理
四元数奇异点
09
传感器融合实战
IMU数据预处理、时间戳对齐、低通滤波与陷波滤波、传感器同步
融合陷波
10
振动分析与抑制
机体振动源分析、FFT频谱分析、陷波滤波器设计、自适应滤波
FFT自适应
11
飞行器姿态控制
多旋翼动力学模型、混控矩阵设计、油门与姿态解耦、电机映射
多旋翼混控
12
固定翼姿态控制
固定翼气动模型、滚转/俯仰/偏航通道控制、空速补偿、协调转弯
固定翼协调转弯
13
无人车姿态控制
阿克曼模型与差速模型、侧倾稳定性控制、地形适应性算法
无人车侧倾
14
水下机器人姿态控制
浮力与重心设计、水动力模型、深度与姿态耦合控制、抗流策略
水下抗流
15
机械臂姿态控制
运动学与动力学模型、关节/任务空间控制、阻抗控制、力位混合
机械臂阻抗
16
姿态控制中的时延问题
时延来源分析、Smith预估器、状态观测器补偿、鲁棒控制应对
时延Smith
17
非线性姿态控制
反步法(Backstepping)、滑模控制(SMC)、自适应控制、LQR
非线性滑模
18
姿态控制中的扰动观测
扰动观测器(DOB)、扩张状态观测器(ESO)、主动抗扰控制(ADRC)
DOBADRC
19
多传感器冗余设计
IMU冗余架构、故障检测与隔离(FDI)、投票机制、虚拟传感器合成
冗余FDI
20
姿态控制硬件选型
IMU芯片选型(MPU6000/ICM20948/ADIS16470)、MCU算力、通信接口
硬件选型
21
实时操作系统与姿态控制
FreeRTOS任务调度、优先级设计、DMA与中断优化、看门狗策略
RTOSFreeRTOS
22
姿态控制软件架构
模块化设计、状态机管理、参数服务器、日志与调试接口
架构状态机
23
姿态控制仿真环境
MATLAB/Simulink、PX4 SITL、Gazebo与ROS集成、硬件在环(HIL)
仿真HIL
24
姿态控制测试方法
三轴转台测试、振动台测试、飞行测试、数据分析与后处理
测试转台
25
姿态控制中的滤波进阶
卡尔曼滤波深入、无迹卡尔曼(UKF)、粒子滤波(PF)、误差状态卡尔曼(ESKF)
UKFESKF
26
视觉辅助姿态估计
PnP姿态解算、VIO视觉惯性里程计、SLAM与姿态融合、外参标定
VIOSLAM
27
GNSS辅助姿态估计
双天线测向、RTK姿态解算、GNSS/IMU深耦合、多星座融合
GNSSRTK
28
姿态控制中的机器学习应用
神经网络姿态估计、强化学习控制、端到端策略、模型压缩部署
ML强化学习
29
姿态控制工程化实践
代码规范与版本控制、单元/集成测试、CI/CD、安全性与可靠性
工程化CI/CD
30
姿态控制前沿趋势
芯片级姿态传感器、量子惯性导航、生物启发式、分布式协同控制
前沿量子