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六轴MEMS IMU惯性传感器数据滤波处理

共计 30 章节
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01
课程导入
六轴MEMS IMU的基本概念 · 应用领域 · 课程目标与学习路径
课程导入MEMS
02
传感器基础
加速度计与陀螺仪的工作原理 · 输出特性 · 坐标系定义及误差来源
传感器基础加速度计
03
数据采集与预处理
采样率选择 · 量程配置 · 单位换算
数据采集预处理
04
噪声特性分析
随机游走 · 白噪声 · 偏置不稳定性等噪声模型及其对姿态解算…
噪声特性分析随机游走
05
滤波概述
低通 · 高通 · 带通滤波器的基本原理及在IMU数据处…
滤波概述低通
06
移动平均滤波
原理 · 窗口选择 · 优缺点及在静态/动态场景下的应用案例
移动平均滤波原理
07
低通滤波（一阶/二阶）
巴特沃斯 · 切比雪夫等滤波器设计及在加速度计信号…
低通滤波一阶
08
高通滤波与去趋势
消除重力分量和低频漂移的方法 · 以及陀螺仪积分前的预处理
高通滤波去趋势
09
互补滤波原理
加速度计与陀螺仪频域互补特性 · 权重系数设计及姿态融合基础
互补滤波原理加速度计
10
互补滤波实现
基于四元数或欧拉角的互补滤波算法步骤 · 参数调优与仿真验证
互补滤波实现基于四元数或欧拉…
11
卡尔曼滤波基础
状态空间模型 · 预测与更新方程 · 协方差矩阵的含义及初始化
卡尔曼滤波基础状态空间模型
12
线性卡尔曼滤波在IMU中的应用
以加速度计和陀螺仪为观测量的姿态估计…
IMU线性卡尔曼滤波
13
扩展卡尔曼滤波（EKF）
非线性系统线性化 · 雅可比矩阵推导及在IMU姿态解算中的…
EKF扩展卡尔曼滤波
14
无迹卡尔曼滤波（UKF）
UT变换原理 · Sigma点选取 · 与EKF的对比及适用场景
UKF无迹卡尔曼滤波
15
粒子滤波基础
蒙特卡洛方法 · 重要性采样 · 重采样策略及在非线性非高斯IMU滤波…
粒子滤波基础蒙特卡洛方法
16
Mahony滤波算法
互补滤波的改进版 · 基于PI调节器的姿态解算原理与代码实…
Mahony滤波算法
17
Madgwick滤波算法
梯度下降法融合加速度计和陀螺仪 · 算法流程 · 参数β/ζ的调节及性能分析
Madgwick滤波算法
18
滤波算法对比
互补滤波 · 卡尔曼滤波 · Mahony
滤波算法对比互补滤波
19
传感器标定实战
六面静态标定法 · 转台标定法 · 椭球拟合校准加速度计和磁力计（如适用…
传感器标定实战六面静态标定法
20
数据融合实战
使用MPU6050/ICM20602… · 通过串口采集数据并实现互补滤波或卡尔…
数据融合实战MPU6050/ICM2…
21
姿态解算基础
欧拉角 · 旋转矩阵 · 四元数之间的转换
姿态解算基础欧拉角
22
滤波参数调优
如何根据实际运动场景调整滤波器截止频… · 卡尔曼噪声协方差 · 互补滤波权重
滤波参数调优如何根据实际运动…
23
动态响应与延迟分析
滤波带来的相位延迟 · 响应速度与噪声抑制的权衡 · 以及如何优化
动态响应延迟分析
24
多传感器融合
将IMU与磁力计 · 气压计 · GPS融合
多传感器融合IMU
25
滤波算法在无人机/机器人中的应用
实际案例 · 包括悬停 · 运动模式切换时的滤波策略
滤波算法无人机
26
滤波算法在虚拟现实/可穿戴设备中的应用
头部追踪 · 步态检测中的滤波处理
滤波算法虚拟现实
27
常见问题与调试技巧
数据跳变 · 漂移 · 滤波发散
常见问题调试技巧
28
实时性与嵌入式实现
在STM32/Arduino等平台上… · 降低计算开销 · 实现实时处理
实时性嵌入式实现
29
综合项目实战
设计一个完整的六轴IMU数据滤波系统 · 从数据采集 · 滤波处理到姿态显示
综合项目实战IMU
30
课程总结与进阶方向
回顾核心知识点 · 探讨自适应滤波 · 深度学习滤波等前沿技术
课程总结进阶方向