捷聯慣導動基座對準新方法及導航誤差抑製技術研究 9787118102628 國防工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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練軍想 著

圖書標籤:

• 慣性導航
• 捷聯慣導
• 動基座對準
• 導航誤差
• 誤差抑製
• 姿態估計
• 控製算法
• 國防科技
• 自動控製
• 測量技術

店鋪： 晚鞦畫月圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118102628

商品編碼：29578398511

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：捷聯慣導動基座對準新方法及導航誤差抑製技術研究

定價：50.00元

作者：練軍想

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787118102628

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書共包含7部分內容，包括：緒論，捷聯慣導慣性係對準方法研究，典型環境下慣性係對準方法的應用研究，慣性係動基座對準實驗驗證，慣導係統誤差轉動抑製機理研究，慣導係統誤差轉動抑製實驗研究，結論與展望等方麵內容。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《慣性導航係統在現代軍事與航空航天中的應用與挑戰》 內容簡介 本書深入探討瞭慣性導航係統（INS）在現代軍事、航空航天以及高精度定位領域的核心作用、關鍵技術及其麵臨的挑戰。全書圍繞慣性導航係統的原理、設計、誤差分析、優化策略以及前沿應用方嚮展開，旨在為相關領域的科研人員、工程師和技術愛好者提供一本詳實而富有洞察力的參考讀物。 第一章 緒論 本章首先迴顧瞭慣性導航技術的發展曆程，從早期的機械式陀螺係統到現代的光學陀螺和MEMS（微機電係統）慣性傳感器，梳理瞭技術演進的關鍵節點。接著，闡述瞭慣性導航係統在現代國防、航空航天、高精度測繪、自動駕駛等領域不可替代的地位。重點分析瞭慣性導航係統的基本原理，即利用慣性傳感器測量平颱的加速度和角速度，通過積分運算推算齣平颱的姿態、速度和位置信息。本書的研究背景與意義在於，隨著現代戰爭形態的變革和航空航天技術的飛速發展，對慣性導航係統的精度、可靠性和自主性提齣瞭前所未有的要求。如何進一步提高係統的對準精度、抑製各種誤差源的影響，並實現更長時間的自主導航，是當前研究的重點和難點。最後，對全書的章節結構和研究內容進行瞭概覽，為讀者構建瞭清晰的學習路徑。 第二章 慣性導航係統基本原理與組成 本章詳細解析瞭慣性導航係統的核心工作原理。首先，深入講解瞭慣性導航係統的數學模型，包括歐拉方程、牛頓運動定律在導航坐標係下的應用，以及如何通過狀態方程描述係統動態。其次，對慣性導航係統的關鍵組成部分進行瞭詳盡的介紹。其中，慣性測量單元（IMU）是核心，本章重點闡述瞭陀螺儀和加速度計的工作原理。陀螺儀（包括機械陀螺、光縴陀螺、激光陀螺等）測量角速度，加速度計（包括壓電式、電容式、科氏力式等）測量比力。詳細分析瞭不同類型慣性傳感器的性能指標，如零偏、比例係數誤差、隨機噪聲、尺度因子等，並探討瞭這些參數對導航精度的影響。接著，介紹瞭平颱式和捷聯式慣性導航係統的結構差異與優缺點。平颱式係統通過穩定的平颱來安裝慣性器件，結構復雜但易於理解；捷聯式係統直接將慣性器件安裝在載體上，結構緊湊、成本低廉，是當前的主流技術。本章還重點介紹瞭導航計算機的功能，包括數據采集、信號處理、濾波算法、導航信息解算以及對準與標定等。最後，討論瞭慣性導航係統與外部輔助導航係統（如GPS、磁羅姆、氣壓高度計等）進行組閤導航的必要性，以及組閤導航的常見結構和優勢。 第三章 慣性導航係統誤差分析與建模 本章是本書的重點和核心，詳細剖析瞭慣性導航係統中存在的各類誤差源及其建模方法。首先，對慣性傳感器的誤差進行瞭係統性的分析，包括： 零偏（Bias）: 傳感器在零輸入時産生的恒定輸齣，可能是溫度相關的，也可能是隨時間漂移的。 尺度因子誤差（Scale Factor Error）: 傳感器輸齣與其輸入之間的綫性關係不精確，即輸齣與實際輸入不成嚴格的比例關係。 軸間耦閤誤差（Cross-axis Coupling）: 一個軸的輸入會引起其他軸的輸齣，尤其在陀螺儀中常見。 隨機噪聲（Random Noise）: 傳感器輸齣的隨機波動，包括角度隨機遊走（Angle Random Walk, ARW）和速率隨機遊走（Rate Random Walk, RRW）等。 溫度漂移（Temperature Drift）: 慣性傳感器的性能參數隨溫度的變化而變化。 振動和衝擊影響（Vibration and Shock Effects）: 外部的機械激勵對傳感器輸齣産生的乾擾。 其次，針對導航係統本身的誤差進行瞭建模： 平颱誤差（Platform Errors）: 主要針對平颱式INS，包括平颱傾斜誤差、平颱軸間耦閤等。 捷聯誤差（Strapdown Errors）: 主要針對捷聯式INS，包括姿態解算誤差、坐標係轉換誤差等。 地球物理誤差（Geophysical Errors）: 地球自轉效應（Earth’s Rotation）: 慣性器件會受到地球自轉的影響，需要進行補償。 地球麯率效應（Earth’s Curvature）: 在較長距離導航中，地球的麯率對導航解算産生影響。 科裏奧利力（Coriolis Force）: 載體在地球自轉框架下運動時，受到的慣性力。 引力梯度（Gravity Gradient）: 在較高精度應用中，引力場的變化也需要考慮。 對準誤差（Alignment Errors）: 係統在啓動時，對初始姿態、速度和位置進行校準的誤差。 模型誤差（Model Errors）: 導航模型本身的不精確性，例如對地球形狀、重力場的簡化模型。 本章還重點介紹瞭卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其擴展形式（如擴展卡爾曼濾波 EKF）在慣性導航誤差建模和補償中的核心作用。通過建立係統的狀態方程和觀測方程，利用卡爾曼濾波可以實時估計和抑製上述各種誤差。詳細闡述瞭基於EKF的慣性導航係統誤差狀態方程的構建，包括狀態嚮量的選取、係統噪聲協方差矩陣（Q）和量測噪聲協方差矩陣（R）的確定。 第四章 慣性導航係統對準技術 對準是慣性導航係統正常工作的關鍵前提，本章深入探討瞭各種對準技術。首先，闡述瞭對準的基本概念和目的，即確定載體在導航坐標係下的初始姿態、速度和位置。接著，詳細介紹瞭不同對準方式的原理和適用場景： 初始對準（Initial Alignment）: 靜態對準（Static Alignment）: 在載體靜止條件下進行的對準。包括： 重力對準（Gravity Alignment）: 利用重力加速度矢量來確定水平姿態。 地磁對準（Geomagnetic Alignment）: 利用地磁場矢量來確定航嚮。 天文對準（Celestial Alignment）: 利用天體（如太陽、恒星）來確定姿態，精度高但實現復雜。 動態對準（Dynamic Alignment）: 在載體運動過程中進行的對準。討論瞭不同運動模式（如圓周運動、往復運動）下的動態對準方法。 組閤對準（Combined Alignment）: 結閤靜態和動態對準的優點，提高對準速度和精度。 捷聯慣導係統的對準難點與解決方案: 詳細分析瞭捷聯慣導係統在對準過程中麵臨的挑戰，如對準時間、初始姿態的精度、環境乾擾等。重點介紹瞭利用GPS等外部輔助信息來加速和提高對準精度的方法。 高精度對準技術: 探討瞭提高對準精度的各種手段，包括多期觀測、優化算法、利用高精度傳感器等。 第五章 慣性導航係統導航誤差抑製技術 本章聚焦於如何有效地抑製慣性導航係統在工作過程中産生的誤差，以提高導航精度和自主工作時間。 基於濾波的誤差補償: 卡爾曼濾波（Kalman Filter, KF）: 再次強調瞭卡爾曼濾波在實時誤差估計和補償中的重要性，詳細介紹瞭其在慣導係統中的具體應用，包括狀態嚮量的選取、過程噪聲和量測噪聲的設置。 擴展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter, EKF）: 針對慣導係統的非綫性特性，詳細闡述瞭EKF的原理及在慣導係統中的應用。 無跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter, UKF）: 介紹UKF如何通過采樣點來近似非綫性係統，相比EKF，UKF在處理強非綫性係統時通常錶現更優。 粒子濾波（Particle Filter, PF）: 針對更復雜的非綫性非高斯係統，介紹瞭粒子濾波的思想和應用潛力。 組閤導航技術: GPS/INS組閤導航: 詳細闡述瞭GPS和INS組閤導航的優勢，如GPS提供絕對位置信息，INS提供高頻的姿態和速度信息，並能剋服GPS信號丟失的短暫時間。介紹瞭幾種主要的組閤方式：鬆組閤（Loosely Coupled）和緊組閤（Tightly Coupled）。 其他組閤導航: 探討瞭慣導係統與視覺裏程計（VINS）、激光雷達裏程計（LIOS）、雷達、氣壓高度計、磁羅盤等傳感器的組閤，以及組閤導航的優勢和挑戰。 模型補償與校準技術: 實時標定與在綫校準: 介紹瞭在係統工作過程中實時估計和補償慣性器件參數（如零偏、尺度因子）的方法。 自適應濾波技術: 探討瞭濾波器的參數可以根據環境變化進行自適應調整的技術。 基於學習的誤差預測: 引入機器學習方法，利用曆史數據學習誤差模型，並進行預測和補償。 第六章 慣性導航係統在高精度應用中的挑戰與發展趨勢 本章著眼於慣性導航係統在高精度領域的應用，如高精度製導、無人係統自主導航、深海探測、空間測定軌等，並探討瞭當前麵臨的主要挑戰以及未來的發展趨勢。 挑戰: 長期高精度自主導航: 如何在GPS等外部信號完全丟失的情況下，長時間保持高精度導航，對慣性傳感器的性能和誤差抑製提齣瞭極高的要求。 微小化與低功耗: 在輕小型化載體（如無人機、微型機器人）上集成高精度慣導係統，需要剋服尺寸、重量和功耗的限製。 極端環境下的魯棒性: 在強電磁乾擾、高強度振動、寬溫域等極端環境下，慣導係統的穩定性和可靠性麵臨考驗。 成本與可維護性: 高性能慣性器件成本高昂，如何降低成本並提高係統的可維護性是推廣應用的關鍵。 發展趨勢: 新一代慣性傳感器技術: 重點介紹正在研發或已初具雛形的新型慣性傳感器，如原子乾涉儀、微機械陀螺（MMG）、量子陀螺等，這些技術有望在精度、穩定性、抗乾擾能力等方麵實現突破。 深度學習與人工智能在慣導中的應用: 探討AI技術如何用於更精準的誤差建模、異常檢測、環境感知和導航路徑優化。 多傳感器融閤與協同導航: 進一步發展多模態傳感器融閤技術，構建更具魯棒性和全天候能力的導航係統。 慣性器件的自校準與自診斷: 發展具有自主感知和修復能力的慣性器件，降低對人工維護的需求。 麵嚮特定應用的慣導解決方案: 針對不同的應用場景，設計定製化的慣導係統，優化性能與成本比。 結論 本書係統性地梳理瞭慣性導航技術從原理到應用的各個方麵，重點突齣瞭誤差分析、對準技術和誤差抑製策略。盡管慣性導航係統在精度和自主性方麵取得瞭顯著進展，但仍麵臨諸多挑戰。未來的研究將集中於開發更高性能的慣性傳感器、更先進的濾波與融閤算法，以及更智能的誤差補償方法。隨著技術的不斷進步，慣性導航係統必將在更廣泛的領域發揮越來越重要的作用，為人類的探索和發展提供堅實的導航基礎。 參考文獻 （此處為示例，實際圖書中應包含詳細的參考文獻列錶） 索引 （此處為示例，實際圖書中應包含詳細的索引）

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計和排版質量也相當不錯，這雖然是外在因素，但對於沉浸式閱讀體驗的影響是不可忽視的。紙張的質感很好，閱讀起來眼睛不易疲勞，而且圖錶的清晰度極高，這是理解復雜係統結構圖和數據麯綫的關鍵。從內容上看，它的章節過渡非常自然流暢，仿佛是在跟隨一位經驗豐富的導師進行一對一的輔導。作者的文筆兼具學術的精準和科普的易懂，使得一些高度專業化的內容也能被非專業背景的讀者大緻領會其核心思想，這在技術專著中是比較少見的優點。它成功地架起瞭一座連接理論研究者與應用工程師之間的橋梁，讓知識的轉化和應用變得更為高效和直接。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓人耳目一新，特彆是它在技術理論上的深度和廣度，完全超齣瞭我對常規工程技術書籍的預期。作者似乎非常擅長將復雜的物理現象和前沿的數學模型無縫結閤起來，使得即便是像“動基座對準”這樣聽起來就非常硬核的課題，在書中也能被梳理得條理清晰。我尤其欣賞它在論述過程中展現齣的那種嚴謹的科學態度，每一個推導、每一個結論背後都有堅實的基礎支撐，這對於需要深入理解底層原理的工程師或研究人員來說，簡直是福音。它不僅僅是描述“怎麼做”，更重要的是解釋瞭“為什麼是這樣”，這種由內而外的剖析能力，讓讀者在閱讀時能建立起一個非常紮實且具有邏輯性的知識框架。讀完之後，感覺對整個慣導係統的工作機製和誤差來源都有瞭全新的、更立體的認識，受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是“厚重而不失靈動”。它在傳統慣導理論的基礎上，大膽引入瞭跨學科的創新思路，這種跨界的融閤是推動技術進步的真正動力。我注意到書中對計算效率的考量也十分到位，考慮到實際應用中對實時性的苛刻要求，作者在設計算法時顯然也兼顧瞭計算資源的限製，這體現瞭極高的工程素養。它不僅關注瞭係統性能的極限，同時也兼顧瞭可行性和可維護性，這對於指導實際工程項目具有極強的指導意義。總之，這是一本兼具學術前瞻性和工程實用性的典範之作，絕對是該領域研究人員案頭必備的參考書。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始我對“動基座對準”這個方嚮持保留態度，總覺得理論成熟度不高，工程實現難度極大。然而，這本書徹底扭轉瞭我的看法。它深入淺齣地探討瞭多約束條件下的最優估計問題，其數學工具的使用非常嫻熟且恰當，沒有為瞭炫技而堆砌復雜的公式，每一步的數學操作都服務於最終的工程目標。我特彆喜歡它對不確定性建模的部分，處理得非常細膩和到位，顯示齣作者對誤差源的深刻理解。讀完後，我感覺自己在係統建模和狀態估計方麵的功底都得到瞭顯著提升，這絕非泛泛而談的科普讀物能帶來的效果，它更像是一本高階的專業教程，值得反復研讀和查閱。

評分☆☆☆☆☆

我最近在尋找一些關於高精度導航係統抗乾擾能力的文獻資料，無意中發現瞭這本書，簡直是淘到寶瞭。這本書的敘事風格非常具有實戰性，不像有些學術著作那樣充斥著晦澀的術語和脫離實際的假設。它更像是資深工程師的經驗總結，直擊要害地指齣瞭現有技術在動態環境下的瓶頸，並且針對性地提齣瞭創新性的解決方案。特彆是關於“誤差抑製”這部分內容的闡述，非常接地氣，列舉瞭大量實際工程中可能遇到的復雜工況，並展示瞭如何通過精妙的算法設計來削弱這些乾擾的影響。閱讀過程中，我常常會停下來思考，這些方法在我的項目中能否藉鑒應用，那種強烈的代入感和啓發性，是其他同類書籍難以比擬的。這本書的價值在於，它提供的不隻是理論，更是一套可操作的、經過檢驗的思路。