01
风向标信号基础
风向标工作原理、信号类型（模拟/数字）、常见传感器接口（电压/电流/RS485）、信号特性分析。
传感器接口
02
信号采集与量化
采样定理（Nyquist）、ADC分辨率选择、采样率设置、量化误差分析、抗混叠滤波器基础。
ADC采样
03
时域滤波基础
滑动平均滤波、中值滤波、限幅滤波、防脉冲干扰滤波、加权滑动平均。
时域平滑
04
频域滤波基础
傅里叶变换入门、低通/高通/带通滤波器设计、IIR与FIR滤波器对比、截止频率选择。
频域傅里叶
05
卡尔曼滤波入门
状态空间模型、预测与更新步骤、卡尔曼增益计算、一维风向标应用实例。
卡尔曼状态估计
06
互补滤波技术
加速度计与陀螺仪融合、互补系数选择、一阶互补滤波实现、动态响应优化。
IMU融合
07
数字滤波器设计（FIR）
窗函数法（Hamming/Hanning/Blackman）、等波纹设计、线性相位特性、FPGA实现思路。
FIR窗函数
08
数字滤波器设计（IIR）
巴特沃斯/切比雪夫/椭圆滤波器设计、零极点分析、稳定性判断、双线性变换法。
IIR零极点
09
自适应滤波
LMS算法原理、步长选择、收敛速度与稳态误差、风向标噪声对消应用。
LMS自适应
10
小波变换去噪
小波基选择、阈值去噪方法（硬阈值/软阈值）、多尺度分解、风向标信号突变检测。
小波去噪
11
统计滤波方法
高斯滤波、双边滤波、非局部均值滤波、风向标异常值剔除。
统计异常检测
12
传感器融合技术
多风向标数据融合、加权平均法、贝叶斯融合、一致性检验。
融合贝叶斯
13
实时滤波系统设计
嵌入式平台资源约束、定点数运算、流水线设计、中断处理策略。
嵌入式实时
14
滤波器性能评估
幅频/相频响应、群延迟、阶跃响应、信噪比提升、实时性指标。
评估指标
15
风向标标定与补偿
零位漂移补偿、温度补偿、非线性校正、查表法实现。
标定补偿
16
风洞实验数据处理
风洞数据采集、滤波预处理、特征提取、风速-风向关系建模。
风洞建模
17
风向标信号仿真
Matlab/Python仿真平台搭建、噪声模型建立（高斯/脉冲/闪烁）、滤波器对比测试。
仿真噪声
18
硬件滤波器设计
RC无源滤波器、有源滤波器（Sallen-Key）、开关电容滤波器、PCB布局注意事项。
硬件PCB
19
数字信号处理器（DSP）实现
DSP芯片选型、汇编优化、DMA传输、双缓冲机制。
DSP优化
20
FPGA实现滤波
Verilog/VHDL代码结构、流水线乘法器、分布式算法、资源优化技巧。
FPGAVerilog
21
无线传输中的滤波
无线信道噪声特性、数据包丢失处理、重传机制、时间戳对齐。
无线丢包
22
气象站数据融合
温度/湿度/气压对风向的影响、多传感器数据对齐、气象学模型辅助滤波。
气象多传感器
23
机器学习滤波
LSTM预测滤波、CNN去噪、自编码器异常检测、轻量化模型部署。
LSTMCNN
24
非线性滤波
扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）、粒子滤波、强跟踪滤波。
EKF粒子滤波
25
滤波器组设计
多速率信号处理、抽取与插值、半带滤波器、级联积分梳状（CIC）滤波器。
多速率CIC
26
故障诊断与容错
传感器故障检测、信号完整性检查、冗余设计、安全模式切换。
故障冗余
27
低功耗滤波设计
睡眠模式与唤醒、事件驱动滤波、近似计算、能量感知采样。
低功耗事件驱动
28
工业标准与规范
IEC 61400（风电）、WMO气象标准、NIST校准规范、数据质量保证。
标准IEC
29
案例实战
海上风电平台风向标滤波、无人机空速管风向校正、气象站长期监测数据清洗。
实战风电
30
前沿技术展望
量子滤波、光子风向标、分布式光纤传感、AI原生信号处理芯片。
前沿量子