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

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杨杰，练军想，吴文启 著

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• 激光陀螺
• 惯性导航
• 非线性模型
• 参数辨估
• 高精度
• 系统建模
• 误差分析
• 滤波算法
• 姿态解算
• 控制技术

店铺： 广影图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102680

商品编码：29705179750

包装：平装

出版时间：2016-07-01

基本信息

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

定价：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

作者:杨杰,练军想,吴文启

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-07-01

ISBN：9787118102680

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

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。

目录

作者介绍

文摘

序言

探索未知，丈量宇宙：惯性导航的精度革命 自古以来，人类便渴望了解自身在宇宙中的位置，并能够自由地探索未知的疆域。从古代星象的观测到近代地理大发现，再到如今浩瀚太空的征服，精确的定位和定向能力始终是人类迈向更远目标的关键。而现代科技的结晶——惯性导航系统（INS），正是赋予我们这种能力的核心技术之一。它如同一个独立的“智慧之眼”，能够独立感知载体的运动，不受外部信号的干扰，为陆海空天海的各类平台提供高精度的位置、速度和姿态信息。 惯性导航系统：无声的守护者，运动的记录者 想象一下，一艘潜艇在深邃的海底悄无声息地航行，一架战斗机在复杂的地形中进行低空掠海，或者一颗卫星在遥远的太空执行精密变轨任务。在这些极端环境下，GPS信号可能被遮挡，无线电通讯可能被干扰，此时，惯性导航系统便成为了唯一的“救命稻草”。它依靠惯性传感器（陀螺仪和加速度计）对载体运动产生的加速度和角速度进行测量，通过精确的积分运算，实时推算载体的运动状态。它不需要依赖外部任何导航信号，是一种完全自主的导航方式。 惯性导航系统的应用几乎渗透到现代社会的每一个角落： 航空航天领域： 飞机、导弹、火箭、航天器的主导航系统，确保飞行轨迹的准确无误。 军事领域： 战略导弹的制导、无人机侦察与攻击、舰船的水下导航等。 交通运输： 高速列车、自动驾驶汽车的辅助导航，提升安全性和效率。 科学探测： 地震勘探、地质测绘、深海探测等需要精确地理信息的科研活动。 机器人技术： 工业机器人、服务机器人的运动控制与路径规划。 高精度激光陀螺：点亮惯性导航的未来之路 在惯性导航系统的心脏部分，陀螺仪扮演着至关重要的角色。它用于测量载体的角速度，进而推算出载体的姿态变化。而近年来，高精度激光陀螺（RLG）技术的飞速发展，正以前所未有的精度和稳定性，引领着惯性导航系统向着更高的目标迈进。 与传统的机械陀螺和早期谐振陀螺不同，激光陀螺利用光波在旋转介质中传播的干涉效应来测量角速度。它的核心优势在于： 超高的精度： 激光陀螺能够达到极高的测量精度，使得惯导系统在长时间工作后，累积误差依然能够保持在极低的水平。 出色的稳定性： 激光陀螺对温度、振动等外部干扰的敏感度较低，能够在恶劣环境下提供稳定可靠的测量。 极快的响应速度： 能够快速响应载体的姿态变化，为高动态载体的导航提供保障。 固态化设计： 结构简单，无机械磨损，可靠性高，寿命长。 正是由于激光陀螺这些卓越的性能，它已经成为当前高精度惯性导航系统的首选传感器，尤其在对精度要求极为苛刻的领域，如战略级惯导系统、高超声速飞行器导航等，激光陀螺的应用日益广泛。 模型参数评估：解锁惯导系统的极限潜力 然而，即便是拥有最先进的传感器，惯性导航系统的性能表现，很大程度上也取决于对其内部模型的精确理解和参数的准确评估。惯性导航系统的数学模型，如同载体的“数字替身”，它描述了传感器测量值与载体真实运动状态之间的复杂关系。但这个“替身”并非完美无瑕，传感器自身的误差特性、系统内部的动态变化、甚至外部环境的影响，都会导致模型的参数存在偏差。 传统的惯导系统参数评估方法，往往依赖于简化的线性模型，或者在特定条件下进行标定。然而，现实世界的运动往往是非线性的，尤其是在载体进行高动态、大机动或复杂运动时，线性模型的局限性便会暴露无遗，导致评估精度不足，甚至产生严重的导航误差。 因此，如何更准确、更全面地评估惯性导航系统的非线性模型参数，成为了提升惯导系统精度、突破其性能瓶颈的关键所在。这涉及到对传感器本身的非线性误差进行精细刻画，对系统内部的耦合效应进行深入分析，以及对不同工况下的模型参数进行动态辨识。 复杂世界的导航挑战：非线性模型的必要性 我们生活的世界充满着不确定性和复杂性。一架飞机在颠簸的气流中飞行，一辆汽车在崎岖的山路上行驶，一艘船在波涛汹涌的大海上航行，这些场景下的载体运动轨迹，绝非简单的直线或匀速运动可以描述。当载体以高速、大角度进行机动时，其受力情况、姿态变化以及传感器输出信号，都会呈现出显著的非线性特征。 如果仍然使用线性的模型来描述这些复杂的运动，那么模型与真实情况之间的偏差就会越来越大。这种偏差，会直接转化为导航误差。举例来说，在进行大角度翻滚或俯仰时，如果模型的非线性项没有被准确评估，那么陀螺仪的测量误差就可能被错误地放大，导致姿态解算失准，最终影响整个导航轨迹的精度。 深入探索：非线性模型参数评估的挑战与前沿 非线性模型参数的评估，是一项极具挑战性的研究课题。它需要： 精细的传感器误差建模： 激光陀螺等高精度传感器，虽然性能优越，但其输出信号中依然存在着各种非线性误差，如零偏的温度依赖性、随机漂移的非高斯特性、以及安装不对中等。这些误差需要被精确地建模和量化。 系统动力学分析： 惯导系统本身是一个多自由度的复杂系统，各部件之间存在耦合和影响。例如，加速度计的输出会受到陀螺仪测量误差的影响，反之亦然。对这种耦合效应进行深入的动力学建模，是准确评估参数的基础。 先进的参数辨识算法： 传统的最小二乘法等参数辨识方法，在处理非线性模型时往往存在收敛困难、局部最优等问题。因此，需要引入更先进的算法，如扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）、粒子滤波（PF），甚至基于优化的全局搜索算法，来对非线性模型的参数进行高精度辨识。 高动态运动场景的仿真与实验： 要验证非线性模型参数评估方法的有效性，需要在高动态、大过载等模拟真实场景的条件下进行。这需要精心设计的仿真环境和实验平台，以及可靠的参考基准。 突破界限，定义未来 对惯性导航系统非线性模型参数的深入研究和精确评估，是推动惯导系统向更高精度、更强鲁棒性发展的重要驱动力。它不仅能够提升现有系统的性能，更能够为新一代惯导系统的设计和开发奠定坚实的基础。 随着技术的不断发展，我们期待看到： 更轻便、更低功耗的惯导系统： 使得惯导系统能够集成到更多小型化、低功耗的设备中，拓展其应用范围。 更强的抗干扰能力： 即使在GPS失效、电磁干扰严重的环境下，也能提供稳定可靠的导航信息。 更自主、更智能的导航决策： 能够根据环境变化和任务需求，动态调整导航策略，优化导航性能。 “高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究”，正是这样一项致力于突破惯性导航技术边界的探索。它不仅仅是对现有技术的改进，更是对未来导航方式的一次深刻洞察与实践。这项研究的价值，在于它能够为人类探索未知、丈量宇宙的征程，提供更精准、更可靠的“眼睛”和“指南针”，让我们能够自信地驶向更遥远的星辰大海。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常引人注目，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着一些未来感的线条和符号，一眼就能感受到其中蕴含的科技深度。拿到手里沉甸甸的质感，也预示着内容的扎实与严谨。我尤其欣赏作者在排版上的用心，图表的清晰度和公式的规范性都达到了专业水准，这对于研究复杂系统建模的读者来说是极其重要的。翻阅目录时，我就对其中对各种测量误差源的细致分类和处理策略产生了浓厚的兴趣。在阅读过程中，我发现作者并没有停留在理论的层面，而是花了大量的篇幅去探讨实际应用中的挑战，例如如何在复杂环境干扰下维持高精度的稳定输出，以及如何利用优化算法来降低实际系统的成本，这使得这本书不仅仅是一本学术专著，更像是一本结合了前沿研究与工程实践的宝典。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注惯性导航技术发展的工程师，我不得不说，这本书在方法论上的创新性是令人振奋的。它不仅梳理了现有主流评估方法的优劣，更重要的是，它大胆地提出了一个全新的评估框架，这个框架极大地拓宽了我们对系统不确定性描述的边界。我尤其欣赏作者对“非线性”这一核心概念的深刻理解和处理方式，许多传统方法往往试图在线性化处理中寻找捷径，而这本书则直面挑战，将复杂的耦合效应纳入统一的数学描述之中。这种对本质问题的坚持，使得书中提出的参数评估方案在面对高动态、强干扰等极端工况时，展现出了远超传统方法的鲁棒性和准确性，这对于提升下一代高精度平台的可靠性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格非常流畅且富有逻辑性，作者似乎非常擅长将极其复杂的数学概念转化为清晰易懂的语言。我过去在阅读相关领域的文献时，常常会因为晦涩的数学推导而感到力不从心，但这本书在这方面做得非常出色。它没有回避深度，但却巧妙地构建了知识的阶梯，让读者能够循序渐进地理解非线性系统分析的核心思想。特别是关于模型辨识的部分，作者引入了一些非常新颖的迭代方法，这些方法不仅在理论上具有很强的完备性，而且通过精心构造的仿真案例展示了其卓越的性能。我感觉作者在构建这个知识体系时，已经预设了读者的认知路径，避免了常见的逻辑跳跃，这一点对于自学者来说无疑是巨大的福音。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分设计得极其精妙，它仿佛带我进入了一个虚拟的实验室，亲身经历了从理论构建到实际验证的全过程。作者没有仅仅停留在对理想化模型的讨论上，而是引入了大量来源于真实工程数据的“噪声”和“漂移”项，这使得评估结果更贴近现实世界的复杂性。通过对不同环境模型（例如，考虑了温度漂移和振动耦合效应）的逐步叠加分析，我清晰地看到了各个参数对系统整体性能的贡献度及其相互影响。这种“由简到繁”的论证方式，不仅加深了我对模型参数敏感性的理解，同时也为我未来在实际项目中进行误差预算和容差设计提供了坚实的工具和思路。

评分☆☆☆☆☆

从整体的学术价值和实用价值来看，这本书无疑是一部里程碑式的作品。它不仅仅是对某一特定技术领域的深入挖掘，更是在方法论层面进行了一次重要的升级。书中展现出的那种严谨的科学态度和不满足于现有成果的探索精神，非常具有感染力。对于在读的研究生、博士生而言，这本书提供了充足的创新点和深入研究的方向；而对于经验丰富的技术人员来说，它更像是一面镜子，能够帮助我们反思并优化现有的设计和评估流程。总而言之，这本书的价值在于它提供了一种更全面、更深入、更接近工程实际的思考问题的方式，是该领域不可多得的精品。