多传感融合导航系统设计

📚 共计 30 章节

绪论：多传感器融合导航

概述、发展历程、应用领域与挑战

融合基础导航概论

坐标系与时间系统

地心地固/地理/导航坐标系 · 坐标转换 · UTC/GPS时/星历时

时空基准坐标转换

惯性导航系统(INS)原理

陀螺仪与加速度计 · 捷联惯导力学编排 · INS误差方程

惯性器件捷联解算

全球导航卫星系统(GNSS)

GPS/北斗/GLONASS/Galileo · 伪距载波 · 单点/差分定位

卫星导航差分定位

卡尔曼滤波基础

状态空间模型 · 离散卡尔曼滤波 · 发散与抑制

最优估计滤波基础

扩展卡尔曼滤波(EKF)

非线性系统线性化 · EKF算法 · 导航应用

非线性滤波EKF

无迹卡尔曼滤波(UKF)

UT变换 · UKF流程 · 与EKF对比

粒子滤波(PF)

蒙特卡洛 · 序贯重要性采样 · 重采样 · 导航应用

粒子滤波非参数

联邦卡尔曼滤波

联邦结构 · 信息分配与融合 · 容错设计

分布式容错融合

INS/GNSS松组合导航

松组合架构 · 位置/速度组合 · 开环/闭环校正

松组合GNSS辅助

INS/GNSS紧组合导航

紧组合架构 · 伪距/伪距率组合 · 深组合概念

紧组合伪距融合

INS/GNSS超紧组合导航

超紧组合架构 · 矢量跟踪 · 基带+INS辅助

超紧组合矢量跟踪

多天线GNSS测姿

基线解算 · 模糊度固定 · 航向/俯仰/横滚

测姿多天线

视觉惯性里程计(VIO)

视觉SLAM · IMU预积分 · MSCKF / ORB-SLAM3

激光雷达惯性里程计(LIO)

点云配准(ICP/NDT) · LOAM / LIO-SAM

多传感器时空标定

时间同步(硬件/软件) · 空间标定(外参/内参)

传感器特性与误差建模

IMU随机误差(Allan方差) · GNSS多径 · 视觉/激光噪声

误差建模Allan方差

组合导航系统可观测性分析

可观测性定义 · 分段线性系统 · 可观测度计算

可观测性分析

故障检测与容错导航

残差卡方检测 · RAIM · 故障隔离与重构

故障检测RAIM

非线性优化在导航中的应用

图优化 · 因子图 · iSAM2 · 与滤波对比

图优化因子图

多源信息融合架构

集中式/分布式/混合式 · 设计原则

融合架构分布式

航位推算与地图匹配

航位推算原理 · 电子地图匹配(点到点/线/概率)

地磁导航与重力匹配导航

地磁场模型 · 地磁匹配 · 重力图匹配

地磁重力匹配

视觉/激光SLAM与组合导航融合

SLAM因子图+INS/GNSS · 回环检测 · 全局优化

SLAM融合回环

深度学习在融合导航中的应用

端到端定位 · IMU去噪 · 多传感器特征融合

深度学习去噪

车载组合导航系统设计

车辆运动约束 · 轮速融合 · 自适应滤波

无人机组合导航系统设计

空速计融合 · 视觉/激光辅助 · 高动态应对

无人机空速

水下组合导航系统设计

水声定位(LBL/SBL/USBL) · DVL融合 · 惯导/水声组合

室内定位与导航

UWB · WiFi指纹 · 蓝牙AOA · 多源融合室内方案

室内定位UWB

组合导航系统性能评估与测试

精度评估指标 · 仿真平台 · 实车/实飞测试