{RT}载体驱动陀螺-张福学,张伟 国防工业出版社 9787118101898 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张福学，张伟 著

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• 张福学

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118101898

商品编码：29489775638

包装：精装

出版时间：2015-11-01

图书基本信息
图书名称	载体驱动陀螺	作者	张福学,张伟
定价	99.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118101898	出版日期	2015-11-01
字数		页码
版次	1	装帧	精装

内容简介

载体驱动微机械陀螺不仅结构简单、成本低、可靠性高，其*大特点是能同时敏感旋转体横向角速度和滚动角速度，即具有两个陀螺的功能，大大降低了使用成本。历经10多年的研制，载体驱动微机械陀螺在我国研制成功并用于旋转体。载体驱动微机械陀螺及其应用，获中国、美国、英国、法国、德国发明29项，获计算机软件*作权4项，以及省部级技术发明奖一等奖1项和二等奖5项，在外学术刊物和学术会议上发表论文149篇。张福学、张伟*的《载体驱动陀螺》较详细地介绍了该陀螺及其应用。

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目录

篇 载体驱动机械陀螺 章 载体驱动机械陀螺的工作原理 1.1 飞行中飞行载体的特征 1.2 载体驱动机械陀螺敏感元件的运动方程 1.3 飞行载体以常值角速度旋转时陀螺的性能 1.4 载体驱动机械陀螺系统方案的选择 1.5 系统的动态性能调节 1.6 带速度负反馈的载体驱动机械陀螺的稳定性 第2章 带速度负反馈的载体驱动机械陀螺的精度 2.1 绕横轴转动的常值角速度测量精度 2.2 载体驱动机械陀螺的调节 第3章 交变角速度条件下载体驱动机械陀螺的性能 3.1 角振动条件下载体驱动机械陀螺的性能 3.2 角振动条件下载体驱动机械陀螺的输出信号 3.3 飞行载体的谐波角速度测量精度 3.4 圆周振动时载体驱动机械陀螺的性能 第4章 载体驱动机械陀螺的运行误差 4.1 框架静不平衡引起的误差 4.2 角振动和圆周振动引起的误差 4.3 安装不产生的误差 4.4 环境温度变化产生的误差 第2篇 载体驱动微机械陀螺 第5章 载体驱动硅微机械陀螺的工作原理 5.1 结构原理 5.2 动力学模型 5.2.1 质量块振动方程 5.2.2 角振动方程的解 5.3 动力学参数分析计算 5.3.1 弹性支撑梁扭转刚度 5.3.2 弹性接头参数计算 5.3.3 振动元件角振动阻尼系数 5.3.4 陀螺角振动固有频率、角振动幅度与被测角速度的关系 5.4 信号检测 5.4.1 输出电压与摆角的关系 5.4.2 信号处理电路 5.5 ANSYS仿真与模拟 5.5.1 模态分析 5.5.2 频响分析 第6章 载体驱动微机械陀螺信号的解调与分离 6.1 陀螺敏感元件硅摆的角振动与检测结构 6.2 微机械陀螺输出信号及其特征 6.2.1 输入常值角速度 6.2.2 输入角振动 第3篇 载体驱动微机械陀螺的应用 第4篇 载体驱动微机械陀螺的微结构制作技术 参考文献

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文摘

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序言

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《惯性导航系统原理与应用》 内容梗概： 本书深入探讨了惯性导航系统的基本原理、关键技术、设计方法以及在各个领域的广泛应用。全书结构清晰，逻辑严谨，旨在为读者提供一个全面而深入的惯性导航系统知识体系。 第一部分：惯性导航系统基础 1. 惯性导航的定义与发展历程： 介绍惯性导航的定义，阐述其核心思想——利用惯性传感器（加速度计和陀螺仪）来测量载体的运动状态，并基于牛顿运动定律推算其位置、速度和姿态。 回顾惯性导航技术的发展历程，从早期的机械式陀螺仪导航，到光纤陀螺、激光陀螺的出现，再到MEMS（微机电系统）技术的融入，以及现代惯性导航系统在精度、可靠性和小型化方面取得的巨大进步。 强调惯性导航系统作为一种自主导航方式，在GPS等外部信号受限或不可用环境下的重要作用，以及其在提升导航精度和鲁棒性方面的优势。 2. 惯性导航系统的组成与工作原理： 详细解析惯性导航系统的核心组成部分：惯性测量单元（IMU）和导航计算机。 惯性测量单元 (IMU)： 陀螺仪： 阐述陀螺仪的工作原理，包括角速度的测量。详细介绍不同类型的陀螺仪，如机械陀螺（如三自由度陀螺、双自由度陀螺）、光纤陀螺（Sagnac效应，单轴、双轴、三轴结构）和激光陀螺（干涉式、颤振式）。分析它们的结构特点、性能指标（如漂移率、零偏稳定性、随机游走）以及优缺点。 加速度计： 讲解加速度计的测量原理，即测量载体在惯性系中的加速度。详细介绍压阻式、电容式、压电式、石英挠性加速度计等不同类型，以及它们的测量范围、精度、线性度等关键参数。 IMU的对准过程： 介绍IMU在导航前的对准过程，包括粗对准和精对准。解释如何利用重力加速度和地球自转角速度进行初始姿态校准，以及对准精度对整个导航系统的影响。 导航计算机： 描述导航计算机的作用，包括接收IMU数据，进行坐标系转换、解算导航参数（位置、速度、姿态）以及输出导航信息。解释导航计算机中运行的导航算法。 3. 惯性导航的基本方程与模型： 运动方程： 推导在不同导航坐标系（如地理坐标系、导航坐标系、平台坐标系、载体坐标系）下的运动方程。重点介绍在导航坐标系下的速度和位置更新方程。 姿态方程： 讲解如何利用陀螺仪数据更新载体的姿态，常用的姿态表示方法（如欧拉角、四元数、旋转矩阵），并推导相应的姿态更新方程。 误差模型： 这是惯性导航系统的关键。详细分析误差的来源，包括传感器误差（零偏、尺度因子误差、轴不对准误差、随机噪声）、平台误差（平台倾斜）、模型误差（地球模型、运动模型简化）等。建立惯性导航系统的误差传递方程，为误差补偿和状态估计提供理论基础。 第二部分：惯性导航系统的关键技术 1. 坐标系及其变换： 详细阐述惯性导航中常用的各种坐标系：地球坐标系（地固坐标系、大地坐标系）、导航坐标系（如东-北-天坐标系）、平台坐标系、载体坐标系。 深入讲解各种坐标系之间的数学变换关系，包括旋转变换和尺度变换。强调坐标系选择对导航算法设计的影响，以及坐标系变换的精度要求。 2. 导航算法与滤波技术： 基准导航算法： 介绍基于解析解或数值积分的基准导航算法，如直接积分法。分析其在理想情况下的性能，以及误差随时间累积的特性。 误差补偿算法： 讲解如何利用误差模型和传感器数据来补偿导航误差。 状态估计与滤波： 这是提高惯性导航系统性能的核心技术。 卡尔曼滤波 (Kalman Filter, KF)： 详细介绍线性卡尔曼滤波的原理、方程和实现步骤。分析其在惯性导航误差状态估计中的应用。 扩展卡尔曼滤波 (Extended Kalman Filter, EKF)： 讲解当系统模型和测量模型为非线性时，如何使用EKF进行状态估计，并给出其在惯性导航中的典型应用场景。 无迹卡尔曼滤波 (Unscented Kalman Filter, UKF) 和粒子滤波 (Particle Filter)： 简要介绍这些更先进的滤波方法，及其在处理强非线性系统时的优势。 组合导航： 介绍惯性导航系统与其他导航方式（如GPS/GNSS、磁力计、气压计、里程计、景象匹配等）的组合导航技术。分析组合导航的必要性（弥补惯导的误差累积，提供外部校准信息）和优势（提高精度、可靠性和连续性）。详细讲解组合导航的几种常见实现方式，如串联式、并联式和互补式。 3. 捷联惯性导航系统 (Strapdown Inertial Navigation System, SINS)： 介绍捷联惯导系统与平台惯导系统的区别。重点阐述捷联惯导系统将IMU直接固连在载体上，通过计算机进行姿态解算，无需平台稳定。 分析捷联惯导系统的优点（结构简单、体积小、重量轻、成本低、可靠性高）和缺点（计算量大，对陀螺仪和加速度计精度要求更高）。 详细讲解捷联惯导系统的姿态、速度和位置更新算法，以及其核心的数学模型。 4. 惯性导航系统的误差分析与标定： 误差建模： 深入分析陀螺仪和加速度计的各种误差源（零偏、尺度因子、轴不对准、随机噪声、温度漂移等）及其对导航精度的影响。 系统标定： 讲解对惯性导航系统进行参数标定的重要性，包括IMU的零偏、尺度因子、轴间不对准等参数的标定方法。介绍不同的标定方案（如固定平台标定、动态标定、地面标定、飞行标定）。 误差补偿： 阐述如何利用标定参数和实时测量数据对导航误差进行补偿。 第三部分：惯性导航系统的应用 1. 航空航天领域： 飞机、导弹、卫星的导航、制导与控制。 飞行器姿态确定与角速度测量。 火箭发射与轨道控制。 空间探测器在深空探测中的自主导航。 2. 船舶与水下航行器： 船舶的航线导航、定位与动态姿态监测。 潜艇、水下机器人、AUV（自主水下航行器）的自主导航，尤其是在水下GPS信号无法穿透的场景。 水下管线铺设、资源勘探等作业的精确定位。 3. 陆地交通与机器人： 自动驾驶汽车的定位与环境感知。 无人机 (UAV) 的自主飞行与精确定位。 地面移动机器人、AGV（自动导引车）的路径规划与导航。 高精度测绘与地理信息系统。 运动捕获与姿态测量。 4. 其他应用： 地质勘探与地震监测。 军事装备的定位与跟踪。 工业自动化与精确控制。 虚拟现实与增强现实技术中的运动追踪。 本书特色： 理论与实践相结合： 在深入阐述理论原理的同时，穿插了大量实际应用案例和工程经验。 内容全面深入： 涵盖了惯性导航系统的基础理论、核心技术、算法模型以及前沿发展。 结构逻辑清晰： 层次分明，由浅入深，便于读者逐步掌握复杂概念。 面向广大学者、工程师和技术爱好者： 无论您是学生、研究人员还是工程实践者，都能从中获益。 本书力求以清晰易懂的语言，系统地介绍惯性导航这一复杂而重要的技术领域，为读者提供坚实的理论基础和丰富的实践指导，共同推动惯性导航技术的进步与发展。

评分☆☆☆☆☆

这本《{RT}载体驱动陀螺》的作者张福学和张伟，我之前接触过他们的一些研究，所以对这本书充满了期待。作为一名长期关注陀螺仪技术发展的爱好者，我深知这一领域的研究难度和重要性。陀螺仪作为惯性导航和姿态控制的核心部件，其性能的提升直接关系到航天、航空、海防等国家重点领域的发展。特别是“载体驱动陀螺”这个概念，听起来就很有技术深度，我推测它可能是在陀螺仪的驱动方式上有所创新，也许是为了提高精度、减小体积、降低功耗，或者增强在复杂环境下的稳定性。这本书的出版，尤其是在国防工业出版社发行，预示着其内容是具有相当高的学术价值和实际应用前景的。我非常好奇作者们在这本书中是如何深入剖析载体驱动陀螺的工作原理、设计方法、制造工艺以及测试验证的。会不会涉及到最新的材料科学、精密机械加工技术、或者先进的控制算法？我期待书中能够有扎实的理论基础，严谨的数学推导，以及丰富的工程实例，能够帮助我们这些非专业出身但对技术充满热情的读者，更深入地理解这一前沿技术。这本书的出版，无疑为相关领域的科研人员和工程师提供了一本宝贵的参考资料，也为爱好者们打开了一扇了解精密测量和控制技术奥秘的大门。

评分☆☆☆☆☆

老实说，第一次看到《{RT}载体驱动陀螺》这个书名，我的第一反应是它可能是一本比较硬核的技术专著，而且“载体驱动”这个词汇让我联想到一些非常专业的机械结构和控制理论。我是一名对机械设计和精密仪器略有了解的读者，对那些能够驱动物体进行精确运动的机构一直充满好奇。我一直在想，所谓的“载体驱动”究竟是指什么？是指陀螺仪本身的驱动方式，还是它所搭载的载体的驱动方式对陀螺仪产生了影响？如果是前者，那么它可能涉及到新的电机技术、传动机构设计，甚至是磁悬浮、气浮等减摩技术的应用，以实现更低的摩擦和更高的转速稳定性。如果是后者，那么这本书可能还会涉及载体在运动过程中产生的振动、冲击、温度变化等外部因素对陀螺仪性能的影响，以及如何通过载体驱动方式来补偿这些不利影响。我特别关注的是，书中是否会给出具体的工程设计图纸、参数计算方法，以及实际的实验数据。对于我们这些想把理论知识转化为实际应用的人来说，这些信息至关重要。张福学和张伟两位作者，我虽然不熟悉，但国防工业出版社的书籍质量通常都很有保障，所以我相信这本书的内容会非常扎实。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校研究生，方向是航空航天动力学与控制，虽然我的研究不直接涉及陀螺仪，但惯性测量单元（IMU）是我的研究中不可或缺的一部分，而陀螺仪是IMU的核心。因此，对于《{RT}载体驱动陀螺》这本书，我抱着极大的兴趣。我希望这本书能为我提供一些关于新型陀螺仪技术的理论背景和前沿进展。在我的认知里，传统陀螺仪在精度、响应速度、可靠性等方面已经接近理论极限，而“载体驱动”这个概念，让我觉得可能是在突破这些限制方面有所创新。比如，它会不会是某种新型的MEMS陀螺仪，或者是在光纤陀螺、激光陀螺之外的另一种技术路径？我更倾向于理解它是一种在机械驱动方式上的革新，能够带来更高等级的动态性能。书中如果能详细阐述其工作原理，特别是如何实现高效、精准的驱动，并且能够分析这种驱动方式带来的性能提升，例如在角速率测量精度、抗过载能力、动态响应等方面，那将对我极有帮助。此外，如果书中能涉及相关的仿真模型和验证方法，那我将能够更好地将其与我的学科研究联系起来。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对机械精密制造和自动控制领域稍有涉猎的业余爱好者，我一直对那些能够实现极端精度的技术非常着迷。《{RT}载体驱动陀螺》这本书的出现，立刻引起了我的注意。我一直对陀螺仪的工作原理充满好奇，尤其是那些能够达到航天级别精度的陀螺仪。我推测，“载体驱动”可能是一种全新的驱动方式，它能够让陀螺仪在极小的误差范围内旋转，并且能够抵御外部的干扰。我一直在思考，在实现如此高的精度过程中，材料的选择、加工工艺的精细度、以及动力学设计的巧妙程度，将扮演怎样的角色？我非常期待这本书能够深入浅出地讲解这些方面，即使我不具备专业的工程背景，也能理解其中的核心思想。比如，它是否会讨论到微观层面的材料特性如何影响宏观的运动精度？或者，作者们是如何通过创新的机械结构设计来减小轴承摩擦，从而提高陀螺仪的稳定性？我希望这本书能提供一些关于精密加工、微观动力学控制的见解，并且能够通过图示或模型来形象地展示这些复杂的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《{RT}载体驱动陀螺》给我一种非常深刻的科技感，特别是“载体驱动”这个词，让我联想到在复杂动态环境下，如何保证核心导航部件的稳定性和精确性。我之前接触过一些关于惯性导航系统的资料，深知陀螺仪在其中扮演的至关重要的角色。然而，在载体（比如高速运动的飞行器、船舶或者潜艇）上，环境的振动、冲击、温度变化以及电磁干扰都是影响陀螺仪性能的巨大挑战。我非常好奇，这本书所介绍的“载体驱动”技术，是否是一种能够从根本上解决这些问题的创新方法？它是否能够通过某种特殊的驱动机制，主动地抵消载体的运动干扰，或者以一种与载体运动同步的方式来工作，从而获得比传统陀螺仪更优越的动态性能？我希望书中能够有详细的理论阐述，解释这种驱动方式的优势所在，并且能够用实际的案例来证明其有效性。特别是在现代军事装备和高端民用领域，对惯性导航系统的精度和可靠性要求越来越高，这本书的出现，可能为我们提供了一个新的技术方向。