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水下组合导航EKF滤波算法教程

共计 30 章节

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课程导入与水下组合导航概述

水下导航的挑战与需求 · 组合导航基本概念 · EKF在组合导航中的角色

课程导入水下组合导航概述

水下航行器运动学基础

坐标系定义与转换 · 姿态表示方法（欧拉角 · 四元数）

水下航行器运动学…坐标系定义

水下导航传感器及其误差特性

惯性传感器（加速度计 · 陀螺仪）原理与误差模型 · 深度计

水下导航传感器其误差特性

卡尔曼滤波核心思想回顾

状态空间模型 · 预测与更新步骤 · 卡尔曼增益的物理意义

卡尔曼滤波核心思…状态空间模型

扩展卡尔曼滤波（EKF）推导与实现

非线性系统线性化 · 雅可比矩阵计算 · EKF算法流程

EKF扩展卡尔曼滤波

组合导航系统状态空间建模

状态向量选择（姿态 · 速度 · 位置

组合导航系统状态…状态向量选择

惯性导航机械编排与误差传播

姿态 · 速度 · 位置更新算法

惯性导航机械编排误差传播

水下组合导航系统量测建模

量测向量选择（位置 · 速度 · 深度

水下组合导航系统…量测向量选择

EKF在SINS/DVL组合导航中的应用

SINS/DVL组合模式 · 量测方程构建 · 滤波器设计

EKF在SINS/深度计/磁力计组合导航中的应用

深度与航向量测建模 · 多传感器融合策略 · 滤波器实现与实验分析

EKF在SINS/USBL组合导航中的应用

USBL定位原理 · 量测方程 · 时延处理

初始对准与EKF

初始对准原理 · 粗对准与精对准方法 · EKF在初始对准中的应用

EKF初始对准

EKF的数值稳定性与鲁棒性改进

协方差矩阵正定性保持 · Joseph形式更新 · 自适应EKF

EKF的数值稳定性

EKF在非线性较强场景下的性能分析

水下大机动 · 强非线性条件下的EKF性能 · 线性化误差影响

EKF非线性较强场景下…

EKF与其它非线性滤波器的对比

UKF · PF等滤波器原理简介 · 与EKF的对比分析

EKF其它非线性滤波器…

水下组合导航系统仿真平台搭建

基于Matlab/Python的仿真… · 传感器数据模拟 · 滤波器实现与测试

水下组合导航系统…Matlab/Pytho…

实测数据下的EKF调试与验证

实际水下试验数据介绍 · 滤波器参数调试 · 结果分析与性能评估

EKF实测数据下的

EKF在AUV组合导航中的工程实现

AUV导航系统架构 · EKF算法嵌入式实现 · 实时性考虑

EKF在ROV组合导航中的工程实现

ROV导航特点 · 传感器配置 · EKF算法实现与调试

多传感器融合的EKF架构设计

联邦滤波与集中滤波 · 信息分配策略 · 故障检测与隔离

EKF多传感器融合的

EKF中的时间同步与延迟处理

多传感器时间同步问题 · 量测延迟补偿方法 · 时间戳对齐策略

EKF时间同步

EKF在组合导航中的可观性分析

可观性基本概念 · PWCS方法 · 组合导航系统可观性分析

EKF组合导航

EKF参数整定与噪声估计

系统噪声与量测噪声协方差整定 · 自适应噪声估计方法 · 基于试验的调参流程

EKF参数整定

EKF组合导航的误差补偿技术

传感器偏差在线估计与补偿 · 杆臂效应补偿 · 安装误差校准

EKF组合导航的误差补…

基于EKF的SINS/GNSS/水声组合导航

水面/水下过渡场景 · 多模式组合策略 · EKF实现与切换逻辑

EKF在极区水下导航中的应用

极区导航特殊性 · 坐标系选择 · EKF模型调整

EKF极区水下导航

EKF组合导航系统的性能评估方法

精度评估指标 · 一致性检验 · 蒙特卡洛仿真

EKF组合导航系统的性…

EKF组合导航算法优化技巧

计算效率优化 · 稀疏矩阵技术 · 并行计算

EKF组合导航算法优化…

EKF组合导航系统故障诊断与容错

故障检测方法 · 基于EKF的故障诊断 · 容错滤波架构

EKF组合导航系统故障…

课程总结与前沿展望

EKF在组合导航中的局限性 · 新兴滤波方法简介 · 未来发展趋势

课程总结前沿展望