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无人飞行器惯性传感与姿态解算

共计 30 章节
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01
课程导入与无人机姿态问题
目标=从四旋翼悬停 · 固定翼转弯 · 多旋翼抗风等真实场景引出姿态解算需求
课程导入无人机姿态问题
02
姿态的数学描述
目标=讲解欧拉角 · 旋转矩阵 · 四元数的定义与物理意义
姿态的数学描述目标=讲解欧拉角
03
坐标系与姿态运动学
目标=建立机体坐标系 · 导航坐标系 · 地球坐标系
坐标系姿态运动学
04
惯性传感器原理
目标=介绍MEMS陀螺仪 · 加速度计 · 磁力计的工作机理
惯性传感器原理MEMS
05
陀螺仪信号分析与建模
目标=分析陀螺仪随机误差与确定性误差 · 建立零偏不稳定性 · 角度随机游走等噪声模型
陀螺仪信号分析建模
06
加速度计与磁力计信号分析
目标=分析加速度计在无人机振动环境下… · 讲解磁力计受硬磁 · 软磁干扰的建模方法
加速度计磁力计信号分析
07
惯性传感器标定实战
目标=设计并实施陀螺仪零偏与标度因数… · 加速度计六位置标定 · 磁力计椭球拟合标定
惯性传感器标定实…目标=设计并实施…
08
姿态解算的积分方法
目标=从角速度直接积分出发 · 推导欧拉角积分 · 旋转矩阵积分
姿态解算的积分方…目标=从角速度直…
09
姿态解算的互补滤波
目标=讲解互补滤波原理 · 设计陀螺仪高频积分与加速度计/磁力计… · 在无人机悬停与慢速飞行场景中调试滤波…
姿态解算的互补滤…目标=讲解互补滤…
10
姿态解算的卡尔曼滤波基础
目标=介绍卡尔曼滤波状态空间模型 · 建立姿态解算的线性化状态方程与观测方… · 实现基于四元数的扩展卡尔曼滤波姿态解…
姿态解算的卡尔曼…目标=介绍卡尔曼…
11
姿态解算的误差状态卡尔曼滤波
目标=推导误差状态卡尔曼滤波在姿态解… · 对比扩展卡尔曼滤波与误差状态卡尔曼滤… · 完成无人机机动飞行数据验证
姿态解算的误差状…目标=推导误差状…
12
多传感器融合架构设计
目标=设计陀螺仪 · 加速度计 · 磁力计
多传感器融合架构…目标=设计陀螺仪
13
无人机振动环境下的姿态解算
目标=分析电机振动对IMU输出的影响 · 设计低通滤波 · 陷波滤波与机械减振方案
无人机振动环境下…IMU
14
动态加速度干扰下的姿态修正
目标=针对无人机加减速 · 转弯等动态加速度场景 · 设计加速度计置信度评估与自适应修正策…
动态加速度干扰下…目标=针对无人机…
15
磁干扰环境下的航向估计
目标=分析室内 · 城市 · 近铁磁物体等场景的磁干扰特征
磁干扰环境下的航…目标=分析室内
16
姿态解算的实时性与嵌入式实现
目标=分析姿态解算算法在STM32 · ESP32等嵌入式平台上的计算资源需… · 优化四元数更新
姿态解算的实时性嵌入式实现
17
姿态解算精度评估方法
目标=设计基于转台 · 光学动捕 · RTK等参考系统的姿态精度评估实验
姿态解算精度评估…目标=设计基于转…
18
无人机姿态控制中的姿态反馈
目标=将姿态解算输出接入PID控制回… · 分析姿态估计延迟 · 噪声对控制稳定性的影响
无人机姿态控制姿态反馈
19
组合导航中的姿态解算
目标=讲解GNSS/INS组合导航中… · 分析松组合与紧组合模式下的姿态观测更… · 完成无人机航线飞行中的姿态估计验证
组合导航姿态解算
20
视觉辅助姿态解算
目标=介绍视觉里程计 · 光流 · 视觉惯性里程计在姿态估计中的辅助作用
视觉辅助姿态解算目标=介绍视觉里…
21
无人机编队飞行中的姿态一致性
目标=分析编队飞行对姿态估计一致性的… · 设计基于相对姿态观测的分布式融合策略 · 完成多机编队仿真与实验验证
无人机编队飞行姿态一致性
22
穿越机高动态姿态解算
目标=针对穿越机高角速度 · 强振动 · 低延迟需求
穿越机高动态姿态…目标=针对穿越机…
23
固定翼无人机姿态解算
目标=分析固定翼无人机协调转弯 · 失速 · 风扰等场景下的姿态解算特点
固定翼无人机姿态…目标=分析固定翼…
24
无人直升机姿态解算
目标=分析无人直升机旋翼振动 · 地效 · 磁干扰等特殊问题
无人直升机姿态解…目标=分析无人直…
25
姿态解算中的故障检测与容错
目标=设计陀螺仪 · 加速度计 · 磁力计故障检测与隔离策略
姿态解算故障检测
26
基于深度学习的姿态解算
目标=介绍神经网络在惯性传感器去噪 · 姿态回归中的应用 · 设计端到端姿态解算网络
基于深度学习的姿…目标=介绍神经网…
27
姿态解算的仿真与测试平台
目标=搭建基于Gazebo · Matlab/Simulink · Python的无人机姿态解算仿真环境
姿态解算的仿真测试平台
28
姿态解算产品的工程化
目标=讲解从算法原型到嵌入式产品的工… · 包括代码规范 · 参数管理
姿态解算产品的工…目标=讲解从算法…
29
无人机姿态解算前沿进展
目标=介绍事件相机 · 量子惯性传感器 · 芯片级原子钟等新型传感器在姿态解算中…
无人机姿态解算前…目标=介绍事件相…
30
课程综合实战
目标=以真实无人机平台为对象 · 完成从传感器标定 · 姿态解算算法实现
课程综合实战目标=以真实无人…