内化蓝图：Mini-INS 参考实现库（把 PSINS 拆成自己的惯导工具箱）¶

拆解 PSINS 系列第 0 篇 · 路线图。P1–P4 已经逐篇拆开了 PSINS 的机制（轨迹生成 → 纯惯导 → 航位推算 → SINS+DR 组合），本篇回答一个更大的问题：拆完之后怎么办？

答案是——内化：把 PSINS 的架构吸收成一套自己的模块化参考实现库 Mini-INS。代码自写、逐行注释、零依赖、有 API 边界和回归测试，让「从公式到仿真」的理解沉淀成可复用的工程资产，而不只是几篇学习笔记。

一、为什么要内化（三个理由）¶

1. 费曼闭环：能自己把每个模块重写出来并跑对，才算真懂。拆解是"读"，内化是"写"，读写结合才能把 PSINS 变成自己的东西。
2. 工程资产（oracle）：一套 PC 端参考实现，是固件（C 代码）的 golden reference——固件在真机验证前，先在 PC 上用同一套数据对拍，这就是验证策略里 MIL/SIL/PIL 流程的 Phase 1 参考实现。
3. 算法试验台：以后想试松/紧组合、FDI、GNSS 融合，在这套库里改一个模块就能出图，不用每次从零写。

二、三者关系：PSINS（参考）· Mini-INS（自写）· 固件（目标）¶

三角关系：PSINS 是"老师"（架构与公式来源），Mini-INS 是"自己的笔记本"（可读的复述），固件是"考卷"（C 落地）。对拍链路：PSINS 原版 ⇄ Mini-INS ⇄ 固件 C（同一组数据，三方误差应在同一量级）。

三、模块落位图¶

库本体在 docs/惯性导航/assets/miniins/（2026-08-24 定：学习资产随 wiki 发布——与拆解系列同仓库，相对链接才能直达；M5 与固件 SIL 打通时再从 wiki 侧引用/同步）。

miniins/
├── README.md                 # 库总览：定位 / 设计铁律 / 三者关系
├── core/                     # 核心函数（平铺目录，直接调用：q2cnb(q) 等）
│   ├── glvs.m                # 地球模型常量（对标 PSINS glvs.m）
│   ├── data_classes.m        # ★ 数据类：trj / imu / avp / ins / kf / dr 字段定义
│   ├── q2cnb/cnb2q/euler2cnb/cnb2euler  # ★★ 基础转换（M1）
│   ├── qmul/qconj/qmulv/rv2q            # ★★ 四元数运算（M1）
│   ├── rv2m/m2rv/rotv/skew/vecc         # ★★ 旋转矢量与矩阵小工具（M1）
│   ├── earth.m                # ★★ 地球模型（M1）：RM / RN / g / wnie（新手可读版）
│   ├── insupdate.m            # ★★ 机械编排（M1）：姿态 / 速度 / 位置更新（逐行注释版）
│   ├── trjsegment.m / trjsimu.m  # 轨迹生成（M2）
│   ├── drinit.m / drupdate.m     # 航位推算（M3）
│   ├── kfinit.m / kfupdate.m     # 卡尔曼框架（M4）
│   ├── kffk.m / kffeedback.m     # 组合导航误差模型（M4）
│   └── plot_cmp.m             # 真值 vs 多解对比绘图
├── demos/                    # 场景脚本（对标 PSINS demos/）
├── verify/                   # ★ 回归自检：verify_trans / verify_ins（确定性，无工具箱）
└── assets/                   # 出图

设计铁律（写进库 README 开头，全系列遵守）：

1. API 签名对齐 PSINS——同名同参，PSINS ⇄ Mini-INS 对照零成本，对拍脚本直接复用；
2. 每行都是教学注释——函数头给"公式层"，体内逐行标注对应公式编号；
3. data_classes.m = 第 0 篇数据结构速查表的代码形态——wiki 写字段表，库写类定义，两处同步；
4. 零依赖——不调用 PSINS、不依赖任何工具箱，verify/ 自证正确；
5. 确定性——误差注入的随机游走默认关（web=wdb=0），保证双轨/对拍逐数字可复现。

四、写作规范：公式三件套（全系列统一格式）¶

每个公式必须配齐三件套，这是"新手可读 + 公式↔代码一一对应"的落点：

1. 符号表：每个符号给「含义 / 单位 / 维度」——新手最大的坎是符号，先垫平；
2. 公式块：带编号（公式 2.3），先用"直觉版"（如 ω×v 的物理含义），再给严格版；
3. 代码锚定：逐行注释标注"这一行在算公式几的哪一项"，一行对一行。

示例（四元数 → 姿态阵 q2cnb，M1 的 trans.m 按此标准写）：

公式 2.3（q2cnb）：由四元数 \(q=[w;x;y;z]\) 构造姿态阵 $\(\mathbf C_b^n=\begin{bmatrix}1-2(y^2+z^2)&2(xy-zw)&2(xz+yw)\\2(xy+zw)&1-2(x^2+z^2)&2(yz-xw)\\2(xz-yw)&2(yz+xw)&1-2(x^2+y^2)\end{bmatrix}\)$

对应代码（trans.m，一行对一行，w=q(1), x=q(2), y=q(3), z=q(4)）：

Cbn = [1-2*(q(3)^2+q(4)^2), 2*(q(2)*q(3)-q(4)*q(1)), 2*(q(2)*q(4)+q(3)*q(1));
       2*(q(2)*q(3)+q(4)*q(1)), 1-2*(q(2)^2+q(4)^2), 2*(q(3)*q(4)-q(2)*q(1));
       2*(q(2)*q(4)-q(3)*q(1)), 2*(q(3)*q(4)+q(2)*q(1)), 1-2*(q(2)^2+q(3)^2)];

新手备注：矩阵第 1 行只含 y、z 和交叉项，第 2 行只含 x、z——记不住没关系，q2cnb 是纯机械代换，你只需要会查表；真正要理解的是姿态阵的物理含义（三列 = 体轴在导航系的投影方向余弦）。

基础转换优先：trans.m 是 M1 的重中之重——姿态 / 速度 / 位置解算全部建立在其上。先讲透 NED↔body 的 Cbn、四元数 / 欧拉角 / 旋转矢量互转，后面机械编排才有共同语言。

五、里程碑¶

M1 范围：收口到"轨迹 → 纯惯导"（不含 DR/KF）；DR/KF 在 M2–M4 逐个内化，每个模块 = wiki 一篇拆解 + 库一个模块 + 一组对拍。

六、与拆解系列的对应¶

拆解 PSINS 系列                    Mini-INS 库（内化产物）
─────────────────────            ─────────────────────
00 内化蓝图（本篇）         ←→   README + 里程碑
00 读码地基（数据结构/约定） ←→   data_classes.m + glvs.m
P1 轨迹生成                ←→   trjsegment/trjsimu（M2）
P2 纯惯导                  ←→   trans/earth/insupdate（M1）
P3 航位推算                ←→   drinit/drupdate（M3）
P4 SINS+DR 组合            ←→   kf*（M4）
附录（绘图/MATLAB 惯用法）   ←→   plot_cmp.m + 代码注释约定

一句话：拆解和内化不是两件事，是一件事的两面——每一篇拆解对应库里的一个模块 + 一段自写实现 + 一组对拍。

七、如何开始（给读者的指引）¶

• 想快速上手写代码：直接看库 assets/miniins/core/q2cnb.m + assets/miniins/core/insupdate.m（M1 交付，已逐行注释）；
• 想理解全局：先读 00 读码地基（数据结构与约定）；
• 想验证自己懂了：跑 verify/verify_ins.m，把结果和 P2 的对拍表对比。

参考体系：PSINS（demos/ + base/）、本系列 P1–P4、科普系列 01–16。