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车辆动力学建模与卡尔曼滤波应用

共计 30 章节
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01
课程导论与坐标系基础
车辆动力学建模的意义 · 卡尔曼滤波在车辆状态估计中的作用 · 常用坐标系定义（惯性系
课程导论坐标系基础
02
车辆运动学模型
基于几何关系的运动学模型 · 自行车模型（Bicycle Mode… · 运动学模型的适用条件与局限性
车辆运动学模型基于几何关系的运…
03
车辆动力学模型（一）
单轨模型（Single Track… · 车辆侧向与横摆动力学方程推导 · 轮胎侧偏刚度与线性化假设
车辆动力学模型Single
04
车辆动力学模型（二）
双轨模型（Double Track… · 载荷转移计算 · 纵向与侧向力耦合分析
车辆动力学模型Double
05
轮胎模型基础
轮胎坐标系与受力分析 · 魔术公式（Magic Formula… · 线性轮胎模型与Pacejka模型对比
轮胎模型基础轮胎坐标系
06
悬架与转向系统建模
悬架运动学对轮胎定位参数的影响 · 转向系统刚度与传动比建模 · 悬架对车辆侧倾动力学的影响
悬架转向系统建模
07
整车七自由度模型
七自由度模型（纵向 · 侧向 · 横摆
整车七自由度模型七自由度模型
08
模型简化与线性化
非线性模型的泰勒展开线性化 · 小角度假设与近似处理 · 线性时变（LTV）与线性时不变（LT…
模型简化线性化
09
卡尔曼滤波基础（一）
状态空间模型回顾 · 离散时间系统描述 · 卡尔曼滤波五大核心公式推导
卡尔曼滤波基础状态空间模型回顾
10
卡尔曼滤波基础（二）
噪声协方差矩阵Q与R的物理意义与调参… · 滤波器的收敛性与稳定性分析
卡尔曼滤波基础噪声协方差矩阵Q
11
扩展卡尔曼滤波（EKF）
EKF原理与线性化方法 · 雅可比矩阵的计算 · EKF在车辆状态估计中的应用框架
EKF扩展卡尔曼滤波
12
无迹卡尔曼滤波（UKF）
UT变换原理 · Sigma点选取策略 · UKF算法流程
UKF无迹卡尔曼滤波
13
容积卡尔曼滤波（CKF）
三阶球面-径向容积准则 · CKF算法推导 · 在高维状态空间中的优势
CKF容积卡尔曼滤波
14
卡尔曼滤波的数值稳定性问题
协方差矩阵对称正定性保持 · Joseph形式更新 · 平方根滤波（SRKF）原理
卡尔曼滤波的数值…协方差矩阵对称正…
15
车辆状态估计问题定义
可测信号与待估状态分析 · 传感器配置方案（GPS/IMU/轮速… · 观测方程与状态方程构建
车辆状态估计问题…可测信号
16
基于EKF的车辆纵向速度估计
纵向动力学模型简化 · 利用轮速与加速度的融合估计 · 仿真验证与实车数据对比
EKF基于
17
基于UKF的车辆侧向速度估计
侧向动力学模型建立 · 侧偏角与横摆角速度的联合估计 · 高侧偏工况下的性能分析
UKF基于
18
基于卡尔曼滤波的质心侧偏角估计
质心侧偏角定义与重要性 · 直接积分法与滤波法对比 · 路面附着系数的影响
基于卡尔曼滤波的…质心侧偏角定义
19
基于卡尔曼滤波的轮胎-路面附着系数估计
附着系数估计的难点 · 利用轮胎力与滑移率的联合估计方法 · μ-s曲线拟合
基于卡尔曼滤波的…路面附着系数估计
20
多传感器融合定位（一）
GPS/IMU融合的松耦合与紧耦合架… · 惯性导航系统（INS）误差模型 · 基于EKF的融合定位算法
多传感器融合定位GPS/IMU
21
多传感器融合定位（二）
轮速里程计辅助的航位推算 · 零速修正（ZUPT）技术 · 多源信息融合的容错机制
多传感器融合定位轮速里程计辅助的…
22
卡尔曼滤波在智能驾驶中的应用
车道保持辅助（LKA）中的状态估计 · 自适应巡航控制（ACC）中的前车状态…
卡尔曼滤波智能驾驶
23
卡尔曼滤波的参数在线辨识
利用卡尔曼滤波进行车辆质量与转动惯量… · 道路坡度估计 · 风阻系数辨识
卡尔曼滤波的参数线辨识
24
自适应卡尔曼滤波
Sage-Husa自适应滤波 · 多模型自适应估计（MMAE） · 交互式多模型（IMM）算法
自适应卡尔曼滤波Sage-Husa
25
卡尔曼滤波的工程实现要点
嵌入式平台上的实时性优化 · 定点数实现与浮点数实现的权衡 · 代码生成与自动部署
卡尔曼滤波的工程…嵌入式平台上的实…
26
仿真工具与实验平台
MATLAB/Simulink车辆动… · CarSim与IPG Carmake… · 开源数据集（KITTI
仿真工具实验平台
27
课程综合项目（一）
基于CarSim与MATLAB的车辆… · 传感器噪声建模与仿真数据生成
课程综合项目CarSim
28
课程综合项目（二）
EKF/UKF/IMM三种滤波器的对… · 不同工况（高附/低附/紧急变道）下的…
课程综合项目EKF/UKF/IMM
29
课程综合项目（三）
实车数据采集与离线处理 · 滤波结果的可视化与误差分析 · 课程报告撰写指导
课程综合项目实车数据采集
30
课程总结与前沿展望
卡尔曼滤波在自动驾驶中的最新进展（如… · 未来研究方向与学习资源推荐
课程总结前沿展望