科研实践课程是提升本科生科研参与度的重要途径，课程的选题、设计与实施都是影响科研训练效果的关键因素。该文基于认知过程维度重新梳理层次化的科研实践训练体系，为本科生科研实践课程建设提供系统、科学的指导。立足于科研兴趣与科研自信的培育，从实践项目的选取、科研项目的融入方式以及实践平台的配套三方面阐明建设科研实践课程的基本思路。以“行人惯导定位”科研课题为例，将复杂的科研项目转变为学生“想做”且“能做”的科研实践课程，并配套由易到难、层层递进的实践教学方案，为进一步落实层次化的科研训练体系提供保障性支撑，对新形势下的本科创新人才培养具有重要意义。

随着旋转调制惯导系统精度的不断提升，单次导航实验周期越来越长，试验周期急剧增加，为试验鉴定和评估带来了困难。为合理评价长航时旋转调制惯导系统的导航精度，首先介绍了一种兼具自标定、自对准功能和导航功能的一体式旋转调制方案，将惯导系统自标定、自对准状态和导航过程中的旋转路径进行统一；然后提出了一种基于重复样本的长航时旋转调制惯导系统长周期导航测试方法，该方法可以更高效快捷地完成所需全部导航测试评估任务；最后，利用实验室30天的长航时导航测试数据进行了实验验证，最大定位误差为0.71（归一化），与独立航次统计结果相当，同时利用车载动态试验验证明了该方法的有效性和可行性。该方法可以大幅缩短导航系统测试的周期，为长航时惯导装备研制和试验测试评估提供有效手段。

旋转激光惯导系统无法直接解算得到载体的姿态信息。精确标定惯性测量单元与转位机构间的非正交误差是获得高精度载体姿态信息的前提。针对双轴旋转激光惯导系统转位机构的非正交误差标定问题，提出了一种非正交误差优化标定方法。首先，建立惯性测量单元、转位机构、内框架、外框架间的空间位置关系模型。然后，构建包含非正交误差的载体姿态传递模型。进一步将标定问题转换为优化问题，以载体姿态误差作为适应度值构建适应度函数。利用粒子群优化寻优适应度函数，实现非正交误差标定。利用双轴旋转激光惯导系统验证了所提方法的有效性，相对于传统标定方法，载体俯仰角误差下降89.29%，横滚角误差下降73%，航向角误差下降81.39%。

为提高视觉同步定位与建图系统的定位、建图精度，克服传统算法中特征匹配搜索半径为固定值导致视觉里程计在高动态运动时特征误匹配率高的问题，本文提出一种搜索半径自适应的惯导辅助图像特征匹配方法。该方法首先对双目相机左右两帧图像进行特征提取与匹配，并获取地图点三维坐标，然后通过预积分惯性测量单元的量测值预测相机位姿，再根据误差传播定律计算预测位姿的协方差，最后利用预测位姿将地图点投影至图像得到对应像素坐标，从而根据像素坐标中误差确定地图点最有可能出现的区域半径。实验结果表明，该方法可有效缩小特征匹配的搜索半径，显著提高图像特征匹配的准确度，使跟踪线程位姿精度提高约38.09%，系统整体位姿精度提高约16.38%。该方法可为每个特征点提供自适应区域约束，提高特征点匹配的准确度，进而提升系统位姿估计精度，构建更高精度的稠密地图。