高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究 杨杰,练军想,吴文启 978711810 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨杰，练军想，吴文启 著

图书标签:

• 激光陀螺
• 惯性导航
• 非线性模型
• 参数估计
• 高精度
• 控制理论
• 系统建模
• 误差分析
• 滤波算法
• 导航技术

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102680

商品编码：29462351833

包装：平装

出版时间：2016-07-01

图书基本信息
图书名称	高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究
作者	杨杰,练军想,吴文启
定价	50.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118102680
出版日期	2016-07-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

杨杰、练军想、吴文启所*的《高精度激光陀螺 惯导系统非线性模型参数估计方法研究》针对长航时 航海导航和航空重力测量的高精度激光陀螺惯导系统 ，买现了石英挠性加速度计μg量级的参数标定精度。 根据石英挠性加速度计不同的误差特性，分别建立了 加速度计组件的线性测量模型和不同误差特性的非线 性测量模型。针对加速度计组件不同的测量模型，本 书提出了三种详细的标定算法，分别为基于转动矢量 观测的参数分立标定算法，基于重力值观测的参数分 立标定算法，基于姿态自主测量的参数系统级标定算 法。在此基础上，本书还给出了高精度惯导系统参数 标定精度综合验证和评估的有效方法。作者对书中涉 及的重要模型和算法进行了严格的理论推导，并给出 了大量详细的工程实例，可为惯性导航专业工程师和 在校研究生提供有益的参考和指导。

作者简介

目录

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文摘

序言

高精度激光陀螺惯性导航系统参数辨识与建模理论研究 引言 惯性导航系统（INS）作为一种能够自主工作的导航设备，在军事、航空航天、无人驾驶、地下探测等众多领域扮演着至关重要的角色。其核心在于高精度的惯性传感器，其中激光陀螺（LG）以其稳定性好、动态性能优异、不受地球自转影响等优点，成为新一代高精度惯导系统的首选。然而，无论传感器多么精密，其输出信号中不可避免地会存在各种误差，这些误差直接影响着惯导系统的定位和定向精度。因此，对这些误差进行准确的辨识和建模，是提升惯导系统整体性能的关键。 研究背景与意义 激光陀螺虽然性能卓越，但其内部物理过程复杂，受制造工艺、工作环境、电子线路等多种因素的影响，会表现出多种非线性误差特性。这些非线性误差，如二次误差、温漂、振动耦合误差、光路不稳定性等，如果不能得到有效的建模和补偿，将会严重制约激光陀螺惯导系统的精度上限。传统的线性模型往往难以充分描述这些复杂的误差，导致辨识精度不足，补偿效果不佳。 本研究致力于深入探索高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数的评估方法，旨在突破现有技术的瓶颈，为提升惯导系统的自主导航能力提供理论支持和技术保障。这项研究的意义在于： 1. 提升惯导系统精度： 精准的非线性模型参数辨识是实现高效误差补偿的基础，从而直接提升惯导系统的定位和定向精度，满足日益严苛的应用需求。 2. 拓展惯导系统应用领域： 高精度惯导系统是实现自主化、智能化装备的关键，本研究的成果将推动惯导系统在更广泛、更高端领域的应用。 3. 促进传感器与系统集成优化： 对传感器非线性特性的深入理解，有助于指导硬件设计和系统集成，优化传感器性能，降低系统噪声。 4. 推动理论研究与技术创新： 针对非线性模型的辨识和评估，涉及信号处理、系统辨识、估计理论等多个学科的前沿技术，本研究将为相关领域的研究提供新的思路和方法。 理论基础与研究内容 本研究将围绕激光陀螺惯导系统非线性模型参数的评估展开，其核心内容涵盖以下几个方面： 1. 激光陀螺模型构建与误差分析 激光陀螺基本原理回顾： 详细阐述Sagnac效应在激光陀螺中的应用，分析其工作机制，理解理想情况下陀螺的输出信号与角速率的关系。 非线性误差源识别与机理分析： 深入分析激光陀螺工作过程中可能产生的各类非线性误差，例如： 二次误差： 陀螺输出与角速率的二次方项关系，通常与光程变化、腔长变化等有关。 非线性零偏： 零偏随工作状态（如温度、振动）发生非线性变化。 频率漂移的非线性耦合： 陀螺输出频率与实际角速率之间存在的非线性耦合关系。 振动耦合误差： 外部振动对陀螺输出产生的非线性影响，尤其是在高动态环境下。 光路稳定性与腔体效应： 激光腔体结构、材料的热胀冷缩等引起的非线性变化。 电子电路非线性： 信号采集、处理电路中的非线性因素。 建立系统的非线性数学模型： 在误差机理分析的基础上，推导出能够描述激光陀螺输出与真实角速率之间关系的非线性数学模型。该模型将包含一系列待辨识的参数，这些参数的物理意义需要得到清晰的界定。 2. 参数评估方法的理论研究 系统辨识理论回顾与发展： 梳理经典系统辨识方法（如最小二乘法、最大似然法）及其在线性系统中的应用，并分析其在非线性系统辨识中面临的挑战。 非线性系统辨识方法研究： 基于模型参考自适应（MRAC）的辨识： 设计合适的参考模型，利用自适应律使系统输出逼近真实输出，从而辨识出模型参数。 迭代学习辨识（IL）/重复学习辨识（RL）： 针对周期性或重复性的工作任务，利用轨迹信息迭代优化参数。 基于优化算法的辨识： 全局优化算法： 如遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）、模拟退火算法等，用于跳出局部最优，搜索全局最优参数。 局部优化算法： 如Levenberg-Marquardt算法、Gauss-Newton算法等，在给定初始值的情况下快速收敛，但易陷入局部最优。 基于机器学习的辨识： 神经网络（NN）应用： 利用前馈神经网络、循环神经网络（RNN）或长短期记忆网络（LSTM）等，直接从输入-输出数据中学习非线性映射关系，从而间接完成参数评估。 支持向量机（SVM）或回归（SVR）在非线性回归中的应用： 探索SVR在参数辨识中的潜力。 高斯过程回归（GPR）： 作为一种非参数模型，能够对不确定性进行量化，在复杂非线性建模中具有优势。 针对激光陀螺特性的辨识方法优化： 结合激光陀螺数据的特点（如高采样率、潜在的噪声、动态变化等），对现有的辨识方法进行改进和优化。例如，如何处理动态变化的参数，如何有效地抑制噪声对辨识结果的影响。 3. 评估实验设计与数据处理 测试平台与实验设计： 标定平台搭建： 设计和搭建能够提供精确、已知角速率输入，并能采集陀螺输出数据的测试平台。这可能涉及高精度转台、力矩电机等设备。 多工况实验设计： 设计包含不同角速率、不同温度、不同振动载荷等工况的实验方案，以全面激发陀螺的非线性特性。 静态与动态标定： 区分静态零偏、斜坡输入（仿真角速率）以及动态轨迹下的参数辨识。 数据采集与预处理： 高精度数据采集： 采用高采样率、高分辨率的数据采集系统，确保原始数据的质量。 数据清洗与滤波： 对采集到的数据进行去噪、异常值剔除等预处理，为后续辨识奠定基础。 数据分割与划分： 将采集到的数据划分为训练集、验证集和测试集，用于模型训练、调优和性能评估。 4. 参数评估与模型验证 辨识结果的分析与解释： 对辨识出的非线性参数进行物理意义的解释，分析其与传感器性能、工作环境的关系。 模型性能评估： 残差分析： 分析模型预测输出与实际输出之间的残差，评估模型的拟合优度。 预测精度评估： 在独立的测试集上评估模型的预测精度，衡量辨识参数的有效性。 误差补偿效果验证： 将辨识出的模型用于惯导系统误差补偿，并通过实际导航实验验证补偿后的定位和定向精度。 鲁棒性与泛化能力分析： 评估所提出的参数评估方法在不同数据质量、不同工况下的鲁棒性，以及模型的泛化能力。 5. 潜在的创新点与研究方向 多尺度、多模型融合辨识： 考虑不同时间尺度下的误差特性，构建多尺度或混合模型进行辨识。 在线实时辨识： 研究适用于惯导系统实时工作的在线参数辨识算法，使系统能够动态适应环境变化。 不确定性量化： 探索如何量化辨识参数的不确定性，并将其纳入误差补偿过程中。 结合物理先验知识的混合辨识： 将部分已知或可测量的物理量作为先验信息，约束参数辨识过程，提高效率和精度。 新型信号处理技术应用： 探索小波变换、经验模态分解（EMD）等信号处理技术在非线性误差提取中的应用，为参数辨识提供更精细的输入。 结论 高精度激光陀螺惯导系统的非线性模型参数评估是提升其导航精度的核心技术之一。本研究将从理论、方法、实验等多个层面，系统地研究这一问题。通过构建更准确的非线性模型，并发展有效的参数辨识与评估方法，有望显著提升激光陀螺惯导系统的性能，推动其在更多尖端领域的应用。这项研究的深入开展，不仅具有重要的学术价值，更将对我国惯性技术的发展产生深远影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名一开始就吸引了我。“高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究”，光是听名字就感觉很硬核，充满了科学的严谨和技术的深度。作为一名对惯性导航系统略有了解的读者，我一直对激光陀螺这种高精度传感器充满好奇，也知道它的模型参数对于系统的性能至关重要。市面上关于惯导的科普读物不少，但真正深入到非线性模型参数评估这一层面的，却是凤毛麟角。这本书的出现，无疑填补了这一领域的空白，对于我这样希望能够更深入理解惯导系统工作原理，尤其是高精度激光陀螺部分的研究者或者技术爱好者来说，简直是如获至宝。我非常期待这本书能够详细阐述非线性模型评估的具体方法，包括可能遇到的挑战、各种方法的优劣对比，以及如何在大数据和复杂环境下进行有效的参数辨识。这本书的作者阵容也颇具实力，杨杰、练军想、吴文启这三位专家联袂，想必会带来一场学术的盛宴，让读者在理论和实践层面都能有所收获。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书如此期待，很大程度上是因为我目前在工作中遇到了与惯性导航系统精度相关的瓶颈。尤其是在一些动态环境和强干扰条件下，传统线性模型的局限性愈发明显，非线性因素的影响不容忽视。这本书的书名恰好点出了我最关心的问题——“非线性模型参数评估”。我迫切希望书中能够提供一套系统性的、可操作的方法论，帮助我深入理解非线性模型参数的辨识过程。这可能涉及到一些高级的数学工具和算法，比如卡尔曼滤波的扩展形式，或者一些机器学习和优化算法在参数评估中的应用。我希望作者能够清晰地梳理这些方法，并给出相应的推导过程和实际案例。更重要的是，我希望这本书能够讲解如何针对激光陀螺这种特殊的传感器，去设计和优化参数评估的策略，如何克服噪声、漂移等干扰，从而获得更加鲁棒和准确的模型参数。如果书中还能提供一些关于实验设计和数据采集的建议，那对我来说就更加有价值了。

评分☆☆☆☆☆

从书名来看，这本书的内容非常有深度，很可能涉及到一些复杂的数学模型和算法。我对此非常感兴趣，因为我一直认为，要想真正掌握一个技术，必须深入理解其背后的数学原理。对于惯导系统，尤其是高精度的激光陀螺，其非线性模型无疑是理解其行为的关键。我希望书中能够详细阐述这些非线性模型是如何建立的，它们包含了哪些主要的非线性项，以及这些非线性项是如何影响陀螺的输出。在参数评估方面，我期待书中能介绍多种评估方法，并对它们进行深入的比较分析，比如在不同工况下，哪种方法更有效，哪种方法更鲁棒，哪种方法计算量更小等等。同时，我也希望能看到一些实际的案例研究，通过具体的例子来展示如何应用这些方法来评估激光陀螺的非线性模型参数，以及这些参数的准确性对于惯导系统性能的提升有何具体作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是其研究的专业性和前沿性。非线性模型参数评估，这是一个非常具体且具有挑战性的工程和科研课题。在现代航空航天、自动驾驶、地质勘探等领域，惯导系统的精度直接关系到任务的成败。而高精度激光陀螺作为惯导系统的核心部件，其非线性特性是影响整体精度的关键因素之一。我非常好奇作者是如何处理这些非线性关系的，是采用传统的解析方法，还是引入了更先进的数值模拟或数据驱动的评估技术？我期待书中能够详细介绍不同评估方法的理论基础、算法流程，以及它们在实际应用中的优缺点。同时，我也对书中可能涉及的实验验证环节非常感兴趣，作者是如何搭建实验平台，如何采集数据，如何对评估方法的有效性进行验证的？这些实际操作层面的细节，对于读者理解理论知识并将其应用于实践至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名“高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究”直接点明了其核心内容，这对于一个对惯性导航技术有深入了解的读者来说，无疑具有极大的吸引力。我特别关注“非线性模型参数评估”这一部分，因为在高精度应用场景下，线性模型往往无法满足要求，而非线性模型的准确辨识和评估是提升系统性能的关键。我希望书中能够详细介绍激光陀螺的非线性误差来源，以及针对这些非线性误差，作者所提出的参数评估方法。这其中可能涉及到复杂的数学建模、数据处理以及优化算法。我希望作者能够清晰地阐述方法的理论基础，并辅以详细的推导过程。此外，如果书中能够提供一些实际的仿真或实验数据来验证方法的有效性，并分析其在不同环境下的表现，那将极大地增加本书的价值。我非常期待这本书能够为相关领域的研究者和工程师提供一套实用且高效的非线性模型参数评估解决方案。