正版现货 船用调制型惯性导航及其组合导航技术 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王秋滢 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112429

商品编码：29755135034

包装：平装-胶订

出版时间：2017-06-01

图书基本信息
图书名称	船用调制型惯性导航及其组合导航技术
作者	王秋滢
定价	72.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118112429
出版日期	2017-06-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	大16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

王秋滢*的《船用调制型惯性导航及其组合导航技术》共分为11章，主要论述了船用调制型惯性导航系统技术及相关知识。**～3章为**部分，主要介绍了惯性导航基础知识、惯性导航系统基本工作原理及误差建模分析。第4～7章为第2部分，重点论述了调制型惯性导航系统，主要包括调制型惯性导航系统基本原理与误差分析、相对地理坐标系旋转的调制技术研究、相对地球自转轴旋转的调制技术研究以及基于罗经原理/Butterworth滤波器的姿态/速度误差抑制技术研究。第8～11章为第3部分，重点研究基于调制型惯性系统的组合导航技术，分别介绍了调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案、船用星敏感器抗环境干扰误差抑制技术、调制型惯性导航/计程仪组合导航方案、基于调制型惯性导航/计程仪的计程仪误差抑制技术。 本书对从事惯性技术的工程技术人员具有重要的参考价值，也可作为高等院校惯性技术相关专业的研究生教材。

作者简介

目录

部分 导航基础知识章 惯性导航概述 1.1 什么是惯性导航 1.2 惯性导航发展概况 1.2.1 捷联惯性导航发展现状 1.2.2 调制型惯性导航发展现状 1.2.3 无源组合导航发展现状第2章 坐标系基础知识 2.1 坐标系定义 2.2 坐标系间关系第3章 惯性导航系统基本工作原理及误差建模分析 3.1 惯性导航系统基本原理 3.2 惯性导航系统误差传播方程 3.3 惯性导航系统误差源分类第2部分 调制型惯性导航系统第4章 调制型惯性导航系统基本原理与误差分析 4.1 调制型惯性导航系统基本原理 4.1.1 旋转调制基本原理 4.1.2 旋转调制误差源分类 4.2 旋转机构转动精度对旋转调制影响分析 4.2.1 旋转机构角变速运动对旋转调制影响及抵消方法 4.2.2 单轴旋转转台倾角对旋转调制影响及测量方法 4.3 旋转机构测角精度对旋转调制影响分析 4.3.1 旋转机构测角延迟影响分析 4.3.2 旋转机构测角精度影响分析 4.4 载体角运动对旋转调制影响分析 4.4.1 载体角运动与调制轴垂直 4.4.2 载体角运动与调制轴同向 4.4.3 载体角运动对旋转调制影响仿真分析第5章 相对地理坐标系旋转的调制技术研究 5.1 惯性组件输出误差模型 5.2 相对地理坐标系旋转的旋转方案设计原则 5.2.1 陀螺仪常值漂移抵消原则 5.2.2 陀螺仪刻度因数误差抵消原则 5.2.3 陀螺仪安装误差抵消原则 5.2.4 惯性组件误差项抵消原则 5.3 单轴旋转调制型惯性导航系统技术研究 5.3.1 单轴旋转调制正反转停方案 5.3.2 单轴转停调制系统误差方程 5.4 双轴旋转调制型惯性导航系统技术研究 5.4.1 双轴旋转调制正反转停方案 5.4.2 双轴转停调制系统误差方程第6章 相对地球自转轴旋转的调制技术研究 6.1 相对地球自转轴调制技术的提出 6.1.1 相对地球自转轴旋转调制目的 6.1.2 地球转速抵消原则 6.1.3 IMU定轴转动性质 6.2 相对地球自转轴旋转方案设计原则 6.2.1 陀螺常值漂移抵消原则 6.2.2 陀螺刻度因数误差抵消原则 6.2.3 陀螺安装误差抵消原则 6.3 相对地球自转轴旋转调制型惯性导航系统 6.3.1 相对地球自转轴旋转调制方案设计 6.3.2 相对地球自转轴调制下惯性组件调制特性 6.3.3 相对地球自转轴旋转调制方案实现方法 6.3.4 相对地球自转轴旋转调制导航信息误差特性第7章 基于罗经原理/Butterworth滤波器的姿态/速度误差抑制技术研究 7.1 旋转调制阻尼技术需要解决问题 7.1.1 基于串联校正的阻尼技术基本原理 7.1.2 串联校正阻尼技术频域分析 7.2 基于罗经原理的旋转调制姿态误差抑制算法研究 7.2.1 罗经回路对准基本原理 7.2.2 基于罗经原理的罗经法姿态解算 7.2.3 基于罗经原理的姿态误差抑制算法设计 7.2.4 罗经参数与阻尼系数等效关系 7.3 基于Butterworth滤波器的速度误差抑制算法研究 7.3.1 速度振荡误差抑制方法 7.3.2 Butterworth滤波器设计 7.4 基于双程序解算的调制型惯性导航系统 7.5 双导航解算程序陀螺误差估算方法 7.5.1 陀螺仪误差项估算基本原理 7.5.2 陀螺仪误差六位置估算方法第3部分 组合导航第8章 调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案 8.1 星敏感器基本原理 8.2 星敏感器误差特性分析 8.3 调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案建立 8.3.1 基于卡尔曼滤波的信息融合方案 8.3.2 基于信息耦合的信息融合方案 8.4 位置未知条件下的惯性/星敏感器粗对准方法 8.4.1 传统惯性导航粗校准基本原理 8.4.2 加速度计输出模型建立及投影转换 8.4.3 基于星敏感器/加速度计的粗对准技术第9章 船用星敏感器抗环境干扰误差抑制技术 9.1 基于ADE—BPNN的信息延迟补偿方法 9.1.1 自适应差分进化神经网络基本原理 9.1.2 基于ADE—BPNN的姿态预测技术 9.2 基于PSO—BPNN的系统观测量预测技术 9.2.1 基于粒子群优化算法的BP神经网络基本原理 9.2.2 基于PSOBPNN的系统观测量预测技术0章 调制型惯性导航/计程仪组合导航方案 10.1 计程仪基本原理与误差特性分析 10.1.1 计程仪基本原理 10.1.2 计程仪误差特性分析 10.2 调制型惯性导彬计程仪组合导航方案 10.2.1 组合导航基本原理与可观测性分析 10.2.2 能观测性分解与运动路径设计 10.2.3 基于自适应量测噪声抑制的组合导航方法1章 基于调制型惯性导j妙计程仪的计程仪误差抑制技术 11.1 基于双导航解算程序的DvL常值误差估算方法 11.1.1 DvL常值测速误差在罗经算法中的影响 11.1.2 DvL常值误差估算方法研究 11.1.3 DVL误差估算精度分析 11.2 基于自适应联邦滤波的多传感器信息融合技术 11.2.1 基于自适应信息分配因子的联邦滤波算法 11.2.2 多传感器抗干扰信息融合技术附录A附录B参考文献

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文摘

序言

导航的演进：从星辰到传感器，精准定位的无限探索 导航，自古以来便是人类探索未知、拓展疆域的基石。从古人仰观天文、俯察地理，依靠日月星辰的轨迹判断方向，到如今我们依赖高精度传感器和复杂算法实现分米级甚至厘米级的精准定位，导航技术的发展史，就是一部人类不断挑战极限、追求更精确认知的恢弘史诗。 起源与基础：自然启示与几何智慧 人类最早的导航，是纯粹对自然的观察与模仿。海员通过识别星座变化，判断季节与方位，以此穿越浩瀚的海洋；陆地上的旅行者则依靠太阳的升落、山川河流的地貌，规划前行的道路。这种基于宏观自然现象的导航方式，虽然原始，却蕴含着朴素的几何学原理与对运动规律的初步认知。 随着文明的进步，人类开始尝试将这种观察转化为系统化的知识。指南针的发明，是导航史上一次划时代的飞跃。它利用地磁场的特性，为人类提供了一个不受天气和昼夜影响的可靠方向指引。配合星盘、象限仪等观测工具，以及对天文学的深入研究，人们得以绘制出更加精确的地图，进行长距离的航海和陆地探索。此时的导航，已经从纯粹的感性认知，发展到运用简单的物理学原理和数学工具的阶段。 机械时代的革新：惯性导航的曙光 进入工业革命时期，随着科技的飞速发展，对导航精度的要求也日益提高。尤其是在军事领域，精确的定位能力关乎战略优势，更是推动了导航技术的革新。19世纪末20世纪初，一项颠覆性的概念开始孕育——惯性导航。 惯性导航的核心思想，是利用惯性定律来测量物体的运动。简单来说，它不需要外部参考，而是通过测量载体自身的加速度，并对其进行积分，来推算出速度和位置。想象一下，如果我知道我的车从静止开始，每秒的加速度分别是多少，那么我就可以计算出我的速度，再通过速度计算出我行驶的距离。 最早的惯性导航系统构想，可以追溯到19世纪的科学家们。然而，实现真正意义上的惯性导航，则需要高度精密且可靠的传感器技术。陀螺仪和加速度计，便是惯性导航系统的两大核心部件。陀螺仪用于测量载体的角速度，从而维持参考方向的稳定；加速度计则用于测量载体在各个方向上的直线加速度。 到了20世纪中叶，随着航空航天技术的发展，惯性导航系统迎来了突破性的进展。尤其是在导弹制导、潜艇导航等领域，惯性导航的“自主性”优势尤为突出。这意味着，一旦系统启动，它就可以在没有外部信号（如无线电信号）的情况下，持续地进行导航。这对于在水下、电磁干扰强的环境中执行任务至关重要。 惯性导航的挑战与发展 尽管惯性导航拥有独立的导航能力，但其精度也面临着严峻的挑战。陀螺仪和加速度计本身会存在不可避免的误差，这些误差在测量过程中会累积，导致导航结果随时间推移而漂移。这种漂移误差，被称为“累积误差”，是惯性导航系统最根本的限制。 为了克服累积误差，科学家们不断改进传感器的精度，并引入了各种误差补偿算法。同时，也催生了对惯性导航技术的研究方向。例如，通过优化平台的稳定性和传感器的灵敏度，来减小初始误差。另外，对惯性导航传感器进行周期性的校准，也是一种重要的误差控制手段。 “调制型”惯性导航，正是应对这些挑战的一种重要技术路径。它并非指代某种单一的传感器类型，而是泛指一系列通过引入“调制”机制来提升惯性传感器性能和减小误差的方法。这种“调制”可以体现在多个层面，例如： 调制型陀螺仪： 传统的机械陀螺仪存在摩擦、轴承等问题，导致误差。而某些类型的调制型陀螺仪，例如压电陀螺仪或光纤陀螺仪，通过利用物理效应（如科里奥利力或Sagnac效应）来测量角速度，并引入调制信号来放大或提取微弱的信号，从而提高精度并降低噪声。 调制型加速度计： 类似的，在加速度计的设计和工作原理中引入调制概念，也能增强其对微小加速度的敏感度，并抵抗外部干扰。例如，通过周期性地激励敏感元件，并解调响应信号，可以有效地提取出真实的加速度信息。 系统层面的调制： 这种调制也可以体现在对整个惯性测量单元（IMU）的工作模式进行优化。例如，通过复杂的时序控制和信号处理，使得传感器在不同状态下工作，或者对测量数据进行特殊的处理，以最大化信息的利用率并最小化误差的累积。 调制型惯性导航技术，通过巧妙的设计和精密的信号处理，显著提升了惯性导航系统的稳定性和精度，使其在更广泛的应用场景中能够发挥更大的作用。 组合导航：集百家之长，铸就精准之魂 然而，即使是精度极高的惯性导航系统，其累积误差也难以完全消除。在长时间的自主导航中，导航精度最终会下降到不可接受的程度。这就引出了另一个至关重要的导航技术——组合导航。 组合导航的核心思想，是将多种不同原理的导航系统进行优势互补，从而达到单一系统无法实现的更高精度和可靠性。惯性导航系统之所以成为组合导航中的重要组成部分，正是因为它提供了连续、高频的运动信息。而其他导航系统，则可以周期性地为其提供“校准”信息，修正其累积误差。 常见的组合导航技术，通常会将惯性导航与以下系统进行融合： 全球导航卫星系统 (GNSS)： 如GPS、GLONASS、Galileo、北斗等。GNSS能够提供全球覆盖的绝对位置信息，精度高且不受时间影响（在信号良好时）。然而，GNSS信号容易受到遮挡（如室内、峡谷、城市高楼林立区域）或受到干扰，导致信号中断或精度下降。 地面导航信标： 例如，早期的无线电导航台，现代的差分GPS (DGPS) 基站，或一些特定区域的局部导航系统。这些系统可以提供参考信号，用于校准惯性导航。 视觉导航： 利用摄像头捕捉环境图像，通过图像识别和特征匹配来估计载体的运动和位置。在GNSS信号不可用或不可靠的环境中，视觉导航可以提供重要的补充。 激光雷达导航 (LiDAR)： 利用激光扫描环境，构建三维点云地图，并通过与预先生成的地图进行匹配来确定载体的位置。 磁力计： 利用地磁场的空间变化来辅助定位，尤其是在GNSS信号缺失的情况下。 气压计： 通过测量大气压强来估算高度，常用于辅助垂直方向的定位。 组合导航系统的实现，需要复杂的滤波算法，其中最常用的是卡尔曼滤波器（Kalman Filter）及其变种，如扩展卡尔曼滤波器（Extended Kalman Filter, EKF）和无迹卡尔曼滤波器（Unscented Kalman Filter, UKF）。这些滤波器能够有效地融合来自不同传感器的数据，并权衡不同传感器的精度和可靠性，从而得到最优的导航状态估计。 应用领域与未来展望 调制型惯性导航及其组合导航技术，已经深入到现代社会的方方面面，并且仍在不断演进。 在航空航天领域，高精度的惯性导航系统是飞机、导弹、卫星、火箭等不可或缺的组成部分。它不仅用于起飞、飞行、着陆的导航，更是精确制导的关键。组合导航技术使得飞行器能够在复杂环境中保持高精度定位，例如在跨越极地航线时，GNSS信号可能会受到限制。 在汽车领域，随着自动驾驶技术的飞速发展，对车辆定位精度的要求越来越高。惯性导航系统与GNSS、摄像头、雷达等传感器的融合，能够实现车辆在隧道、地下停车场等GNSS信号弱或无信号区域的连续、精确导航，并保证自动驾驶的安全性。 在海洋领域，潜艇、水面舰艇、无人潜航器等都需要高精度的自主导航能力。惯性导航系统能够在水下提供独立的导航，而与GNSS、声学定位系统等组合，则能确保其在复杂的水文环境下的精确航行。 在机器人领域，无论是工业机器人、服务机器人还是探索机器人，都需要精确感知自身位置和运动，以便执行复杂的任务。组合导航技术能够帮助机器人实现自主建图、定位、路径规划和导航。 此外，在测绘、地质勘探、军事侦察、应急救援等众多领域，惯性导航及其组合导航技术都发挥着至关重要的作用。 展望未来，导航技术的趋势将是更加智能化、集成化和自主化。随着微机电系统（MEMS）技术的进步，惯性传感器将更加小型化、低功耗、低成本，并实现更高的精度。人工智能和机器学习的引入，将使得组合导航系统能够更有效地学习不同传感器的特性，并根据实时环境动态调整融合策略。同时，对新型导航原理的探索，如量子导航、激光导航等，也在积极进行中，它们有望为导航技术带来革命性的突破，进一步拓展人类对精准定位的边界。 调制型惯性导航及其组合导航技术，并非孤立存在，而是整个导航技术体系中相互关联、协同发展的关键环节。它们共同构筑了现代社会不可或缺的定位基石，支撑着人类探索未知、创造未来的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我首先翻阅了其目录结构，发现内容组织得层次分明，显然是经过精心策划的。对于我们这些偏向系统集成和算法实现的工程师来说，最期待的部分是关于“组合导航算法”的详尽介绍。我希望这本书不仅仅是罗列卡尔曼滤波（KF）的经典形式，而是能够深入到扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF），甚至是在复杂非线性环境下如何应用粒子滤波或容错滤波器的讨论。特别是，船用导航环境的特殊性——高动态、剧烈的姿态变化、电磁环境的复杂性——要求组合算法必须具备极强的适应性。书中对不同传感器误差模型的辨识和动态调整机制是否有深入研究？比如，如何实时估计陀螺仪的偏置漂移、比力传感器的标度因子误差等。如果能结合实际的船模仿真数据进行算法验证，并对比不同组合策略下的导航精度提升百分比，那这本书的实用价值将大大增加。我对其中关于如何处理GNSS信号丢失或严重受限情况下的“纯惯导”模式切换策略尤其感兴趣，这直接关系到船舶在复杂水道或对抗环境下的安全航行。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我购买此书的动机是希望找到针对“船用”环境的特定优化方案。船舶航行不像飞机那样在三维空间中均匀运动，它涉及到复杂的横摇、纵摇、艏摇等低频、大角度运动。这些运动会引入巨大的运动误差和平台误差到比力测量中。书中关于“船体运动对惯性器件误差的影响建模与补偿”的部分是我重点翻阅的对象。期望它能超越通用的INS误差模型，提出更贴合船舶运动特性的误差抑制策略，比如如何利用船体的动力学信息来辅助校正陀螺仪的水平漂移。如果书中能提供一些关于惯导系统在恶劣海况（如大风浪）下，如何通过自适应滤波和多传感器冗余设计来维持导航精度的具体实例，那就太棒了。目前市面上关于惯导的书籍很多，但能专门细致讲解海洋工程应用中特定挑战的书籍则相对稀少，希望这本能够填补这一空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版给人的感觉相当专业，看得出出版社在处理专业技术书籍方面的严谨态度。从一个侧重于硬件选型和系统架构的角度来看，我更关注书中对“调制型惯导”硬件接口和数据预处理流程的描述。现代惯导的性能往往受限于前端模拟信号的采集和数字化过程。书中是否详细阐述了如何通过优化调制解调电路来最大程度地抑制环境噪声和温漂对原始测量信号的影响？例如，对于光纤陀螺仪，其输出的相移信号非常微弱，如何设计低噪声的前置放大器和高分辨率的模数转换器（ADC）才能充分发挥其调制带来的精度优势？此外，在系统集成层面，我希望看到关于INS/GNSS组合导航系统的时间同步、空间基准对准以及数据传输延迟补偿的实际处理方法。这些“幕后”的工程细节往往是决定项目成败的关键，也是教科书容易忽略但工程实践中又至关重要的一环。这本书如果能将理论与实际工程实现中的难点和经验教训结合起来，那简直是导航工程师的“圣经”。

评分☆☆☆☆☆

这本《正版现货 船用调制型惯性导航及其组合导航技术》的出版，对于深耕海洋工程和导航技术领域的同仁们来说，无疑是一份及时的馈赠。我首先被其标题中“调制型惯性导航”这个核心概念所吸引。在当前对导航精度要求越来越苛刻的背景下，传统的惯性导航系统（INS）在误差累积和抗干扰能力方面常常面临瓶颈。这本书的聚焦似乎直指这一痛点，探讨如何通过引入先进的调制技术来优化传感器的性能、提高数据融合的鲁棒性。我个人特别关注书中对具体调制策略的剖析，比如载波相位调制、频率调制在光纤陀螺仪（FOG）或激光陀螺仪（RLG）中的应用。期待它能深入浅出地阐述这些调制技术背后的物理原理和数学模型，而非仅仅停留在应用层面。如果书中能提供一些实际的工程案例，对比不同调制方案在实际航行环境下的误差收敛速度和长期稳定性，那将是对读者极大的帮助。更重要的是，关于“组合导航”的论述，它如何巧妙地将惯导的短期高频稳定性与外部参考（如GNSS、星敏感器等）的长期精度进行最优融合，这才是决定现代导航系统成败的关键。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期与导航系统精度指标打交道的科研人员，我极其重视书中对性能评估和误差分析的深度。这本书既然强调了“调制”这一技术手段，那么最终的衡量标准必然是导航精度的提升幅度以及系统可靠性。我期待看到书中有一部分内容是专门用来对比“传统INS”与“调制型INS”在标准测试序列下的性能差异曲线。这不仅仅是RMS（均方根误差）的数字比较，更希望看到在诸如“对准时间”、“初始化收敛速度”、“抗外部扰动后的恢复时间”等关键指标上的量化数据。此外，对于组合导航的性能评估，书中是否探讨了如何量化“导航冗余度”和“容错能力”？例如，当一个外部参考源完全失效时，系统能维持在可接受精度内飞行（或航行）多久？这种面向任务的安全性和鲁棒性分析，对于最终的用户决策至关重要。这本书如果能在理论深度、工程实践和性能评估三个维度上都做到扎实详尽，无疑将成为该领域的标杆之作。