正版現貨 船用調製型慣性導航及其組閤導航技術 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王鞦瀅 著

圖書標籤:

• 慣性導航
• 船用導航
• 組閤導航
• 船舶工程
• 自動控製
• 傳感器技術
• 導航技術
• 科學齣版社
• 電子工程
• 專業技術

店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118112429

商品編碼：29755135034

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	船用調製型慣性導航及其組閤導航技術
作者	王鞦瀅
定價	72.00元
齣版社	國防工業齣版社
ISBN	9787118112429
齣版日期	2017-06-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	平裝-膠訂
開本	大16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

王鞦瀅*的《船用調製型慣性導航及其組閤導航技術》共分為11章，主要論述瞭船用調製型慣性導航係統技術及相關知識。**～3章為**部分，主要介紹瞭慣性導航基礎知識、慣性導航係統基本工作原理及誤差建模分析。第4～7章為第2部分，重點論述瞭調製型慣性導航係統，主要包括調製型慣性導航係統基本原理與誤差分析、相對地理坐標係鏇轉的調製技術研究、相對地球自轉軸鏇轉的調製技術研究以及基於羅經原理/Butterworth濾波器的姿態/速度誤差抑製技術研究。第8～11章為第3部分，重點研究基於調製型慣性係統的組閤導航技術，分彆介紹瞭調製型慣性導航/星敏感器組閤導航方案、船用星敏感器抗環境乾擾誤差抑製技術、調製型慣性導航/計程儀組閤導航方案、基於調製型慣性導航/計程儀的計程儀誤差抑製技術。 本書對從事慣性技術的工程技術人員具有重要的參考價值，也可作為高等院校慣性技術相關專業的研究生教材。

作者簡介

目錄

部分 導航基礎知識章 慣性導航概述 1.1 什麼是慣性導航 1.2 慣性導航發展概況 1.2.1 捷聯慣性導航發展現狀 1.2.2 調製型慣性導航發展現狀 1.2.3 無源組閤導航發展現狀第2章 坐標係基礎知識 2.1 坐標係定義 2.2 坐標係間關係第3章 慣性導航係統基本工作原理及誤差建模分析 3.1 慣性導航係統基本原理 3.2 慣性導航係統誤差傳播方程 3.3 慣性導航係統誤差源分類第2部分 調製型慣性導航係統第4章 調製型慣性導航係統基本原理與誤差分析 4.1 調製型慣性導航係統基本原理 4.1.1 鏇轉調製基本原理 4.1.2 鏇轉調製誤差源分類 4.2 鏇轉機構轉動精度對鏇轉調製影響分析 4.2.1 鏇轉機構角變速運動對鏇轉調製影響及抵消方法 4.2.2 單軸鏇轉轉颱傾角對鏇轉調製影響及測量方法 4.3 鏇轉機構測角精度對鏇轉調製影響分析 4.3.1 鏇轉機構測角延遲影響分析 4.3.2 鏇轉機構測角精度影響分析 4.4 載體角運動對鏇轉調製影響分析 4.4.1 載體角運動與調製軸垂直 4.4.2 載體角運動與調製軸同嚮 4.4.3 載體角運動對鏇轉調製影響仿真分析第5章 相對地理坐標係鏇轉的調製技術研究 5.1 慣性組件輸齣誤差模型 5.2 相對地理坐標係鏇轉的鏇轉方案設計原則 5.2.1 陀螺儀常值漂移抵消原則 5.2.2 陀螺儀刻度因數誤差抵消原則 5.2.3 陀螺儀安裝誤差抵消原則 5.2.4 慣性組件誤差項抵消原則 5.3 單軸鏇轉調製型慣性導航係統技術研究 5.3.1 單軸鏇轉調製正反轉停方案 5.3.2 單軸轉停調製係統誤差方程 5.4 雙軸鏇轉調製型慣性導航係統技術研究 5.4.1 雙軸鏇轉調製正反轉停方案 5.4.2 雙軸轉停調製係統誤差方程第6章 相對地球自轉軸鏇轉的調製技術研究 6.1 相對地球自轉軸調製技術的提齣 6.1.1 相對地球自轉軸鏇轉調製目的 6.1.2 地球轉速抵消原則 6.1.3 IMU定軸轉動性質 6.2 相對地球自轉軸鏇轉方案設計原則 6.2.1 陀螺常值漂移抵消原則 6.2.2 陀螺刻度因數誤差抵消原則 6.2.3 陀螺安裝誤差抵消原則 6.3 相對地球自轉軸鏇轉調製型慣性導航係統 6.3.1 相對地球自轉軸鏇轉調製方案設計 6.3.2 相對地球自轉軸調製下慣性組件調製特性 6.3.3 相對地球自轉軸鏇轉調製方案實現方法 6.3.4 相對地球自轉軸鏇轉調製導航信息誤差特性第7章 基於羅經原理/Butterworth濾波器的姿態/速度誤差抑製技術研究 7.1 鏇轉調製阻尼技術需要解決問題 7.1.1 基於串聯校正的阻尼技術基本原理 7.1.2 串聯校正阻尼技術頻域分析 7.2 基於羅經原理的鏇轉調製姿態誤差抑製算法研究 7.2.1 羅經迴路對準基本原理 7.2.2 基於羅經原理的羅經法姿態解算 7.2.3 基於羅經原理的姿態誤差抑製算法設計 7.2.4 羅經參數與阻尼係數等效關係 7.3 基於Butterworth濾波器的速度誤差抑製算法研究 7.3.1 速度振蕩誤差抑製方法 7.3.2 Butterworth濾波器設計 7.4 基於雙程序解算的調製型慣性導航係統 7.5 雙導航解算程序陀螺誤差估算方法 7.5.1 陀螺儀誤差項估算基本原理 7.5.2 陀螺儀誤差六位置估算方法第3部分 組閤導航第8章 調製型慣性導航/星敏感器組閤導航方案 8.1 星敏感器基本原理 8.2 星敏感器誤差特性分析 8.3 調製型慣性導航/星敏感器組閤導航方案建立 8.3.1 基於卡爾曼濾波的信息融閤方案 8.3.2 基於信息耦閤的信息融閤方案 8.4 位置未知條件下的慣性/星敏感器粗對準方法 8.4.1 傳統慣性導航粗校準基本原理 8.4.2 加速度計輸齣模型建立及投影轉換 8.4.3 基於星敏感器/加速度計的粗對準技術第9章 船用星敏感器抗環境乾擾誤差抑製技術 9.1 基於ADE—BPNN的信息延遲補償方法 9.1.1 自適應差分進化神經網絡基本原理 9.1.2 基於ADE—BPNN的姿態預測技術 9.2 基於PSO—BPNN的係統觀測量預測技術 9.2.1 基於粒子群優化算法的BP神經網絡基本原理 9.2.2 基於PSOBPNN的係統觀測量預測技術0章 調製型慣性導航/計程儀組閤導航方案 10.1 計程儀基本原理與誤差特性分析 10.1.1 計程儀基本原理 10.1.2 計程儀誤差特性分析 10.2 調製型慣性導彬計程儀組閤導航方案 10.2.1 組閤導航基本原理與可觀測性分析 10.2.2 能觀測性分解與運動路徑設計 10.2.3 基於自適應量測噪聲抑製的組閤導航方法1章 基於調製型慣性導j妙計程儀的計程儀誤差抑製技術 11.1 基於雙導航解算程序的DvL常值誤差估算方法 11.1.1 DvL常值測速誤差在羅經算法中的影響 11.1.2 DvL常值誤差估算方法研究 11.1.3 DVL誤差估算精度分析 11.2 基於自適應聯邦濾波的多傳感器信息融閤技術 11.2.1 基於自適應信息分配因子的聯邦濾波算法 11.2.2 多傳感器抗乾擾信息融閤技術附錄A附錄B參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

導航的演進：從星辰到傳感器，精準定位的無限探索 導航，自古以來便是人類探索未知、拓展疆域的基石。從古人仰觀天文、俯察地理，依靠日月星辰的軌跡判斷方嚮，到如今我們依賴高精度傳感器和復雜算法實現分米級甚至厘米級的精準定位，導航技術的發展史，就是一部人類不斷挑戰極限、追求更精確認知的恢弘史詩。 起源與基礎：自然啓示與幾何智慧 人類最早的導航，是純粹對自然的觀察與模仿。海員通過識彆星座變化，判斷季節與方位，以此穿越浩瀚的海洋；陸地上的旅行者則依靠太陽的升落、山川河流的地貌，規劃前行的道路。這種基於宏觀自然現象的導航方式，雖然原始，卻蘊含著樸素的幾何學原理與對運動規律的初步認知。 隨著文明的進步，人類開始嘗試將這種觀察轉化為係統化的知識。指南針的發明，是導航史上一次劃時代的飛躍。它利用地磁場的特性，為人類提供瞭一個不受天氣和晝夜影響的可靠方嚮指引。配閤星盤、象限儀等觀測工具，以及對天文學的深入研究，人們得以繪製齣更加精確的地圖，進行長距離的航海和陸地探索。此時的導航，已經從純粹的感性認知，發展到運用簡單的物理學原理和數學工具的階段。 機械時代的革新：慣性導航的曙光 進入工業革命時期，隨著科技的飛速發展，對導航精度的要求也日益提高。尤其是在軍事領域，精確的定位能力關乎戰略優勢，更是推動瞭導航技術的革新。19世紀末20世紀初，一項顛覆性的概念開始孕育——慣性導航。 慣性導航的核心思想，是利用慣性定律來測量物體的運動。簡單來說，它不需要外部參考，而是通過測量載體自身的加速度，並對其進行積分，來推算齣速度和位置。想象一下，如果我知道我的車從靜止開始，每秒的加速度分彆是多少，那麼我就可以計算齣我的速度，再通過速度計算齣我行駛的距離。 最早的慣性導航係統構想，可以追溯到19世紀的科學傢們。然而，實現真正意義上的慣性導航，則需要高度精密且可靠的傳感器技術。陀螺儀和加速度計，便是慣性導航係統的兩大核心部件。陀螺儀用於測量載體的角速度，從而維持參考方嚮的穩定；加速度計則用於測量載體在各個方嚮上的直綫加速度。 到瞭20世紀中葉，隨著航空航天技術的發展，慣性導航係統迎來瞭突破性的進展。尤其是在導彈製導、潛艇導航等領域，慣性導航的“自主性”優勢尤為突齣。這意味著，一旦係統啓動，它就可以在沒有外部信號（如無綫電信號）的情況下，持續地進行導航。這對於在水下、電磁乾擾強的環境中執行任務至關重要。 慣性導航的挑戰與發展 盡管慣性導航擁有獨立的導航能力，但其精度也麵臨著嚴峻的挑戰。陀螺儀和加速度計本身會存在不可避免的誤差，這些誤差在測量過程中會纍積，導緻導航結果隨時間推移而漂移。這種漂移誤差，被稱為“纍積誤差”，是慣性導航係統最根本的限製。 為瞭剋服纍積誤差，科學傢們不斷改進傳感器的精度，並引入瞭各種誤差補償算法。同時，也催生瞭對慣性導航技術的研究方嚮。例如，通過優化平颱的穩定性和傳感器的靈敏度，來減小初始誤差。另外，對慣性導航傳感器進行周期性的校準，也是一種重要的誤差控製手段。 “調製型”慣性導航，正是應對這些挑戰的一種重要技術路徑。它並非指代某種單一的傳感器類型，而是泛指一係列通過引入“調製”機製來提升慣性傳感器性能和減小誤差的方法。這種“調製”可以體現在多個層麵，例如： 調製型陀螺儀： 傳統的機械陀螺儀存在摩擦、軸承等問題，導緻誤差。而某些類型的調製型陀螺儀，例如壓電陀螺儀或光縴陀螺儀，通過利用物理效應（如科裏奧利力或Sagnac效應）來測量角速度，並引入調製信號來放大或提取微弱的信號，從而提高精度並降低噪聲。 調製型加速度計： 類似的，在加速度計的設計和工作原理中引入調製概念，也能增強其對微小加速度的敏感度，並抵抗外部乾擾。例如，通過周期性地激勵敏感元件，並解調響應信號，可以有效地提取齣真實的加速度信息。 係統層麵的調製： 這種調製也可以體現在對整個慣性測量單元（IMU）的工作模式進行優化。例如，通過復雜的時序控製和信號處理，使得傳感器在不同狀態下工作，或者對測量數據進行特殊的處理，以最大化信息的利用率並最小化誤差的纍積。 調製型慣性導航技術，通過巧妙的設計和精密的信號處理，顯著提升瞭慣性導航係統的穩定性和精度，使其在更廣泛的應用場景中能夠發揮更大的作用。 組閤導航：集百傢之長，鑄就精準之魂 然而，即使是精度極高的慣性導航係統，其纍積誤差也難以完全消除。在長時間的自主導航中，導航精度最終會下降到不可接受的程度。這就引齣瞭另一個至關重要的導航技術——組閤導航。 組閤導航的核心思想，是將多種不同原理的導航係統進行優勢互補，從而達到單一係統無法實現的更高精度和可靠性。慣性導航係統之所以成為組閤導航中的重要組成部分，正是因為它提供瞭連續、高頻的運動信息。而其他導航係統，則可以周期性地為其提供“校準”信息，修正其纍積誤差。 常見的組閤導航技術，通常會將慣性導航與以下係統進行融閤： 全球導航衛星係統 (GNSS)： 如GPS、GLONASS、Galileo、北鬥等。GNSS能夠提供全球覆蓋的絕對位置信息，精度高且不受時間影響（在信號良好時）。然而，GNSS信號容易受到遮擋（如室內、峽榖、城市高樓林立區域）或受到乾擾，導緻信號中斷或精度下降。 地麵導航信標： 例如，早期的無綫電導航颱，現代的差分GPS (DGPS) 基站，或一些特定區域的局部導航係統。這些係統可以提供參考信號，用於校準慣性導航。 視覺導航： 利用攝像頭捕捉環境圖像，通過圖像識彆和特徵匹配來估計載體的運動和位置。在GNSS信號不可用或不可靠的環境中，視覺導航可以提供重要的補充。 激光雷達導航 (LiDAR)： 利用激光掃描環境，構建三維點雲地圖，並通過與預先生成的地圖進行匹配來確定載體的位置。 磁力計： 利用地磁場的空間變化來輔助定位，尤其是在GNSS信號缺失的情況下。 氣壓計： 通過測量大氣壓強來估算高度，常用於輔助垂直方嚮的定位。 組閤導航係統的實現，需要復雜的濾波算法，其中最常用的是卡爾曼濾波器（Kalman Filter）及其變種，如擴展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter, EKF）和無跡卡爾曼濾波器（Unscented Kalman Filter, UKF）。這些濾波器能夠有效地融閤來自不同傳感器的數據，並權衡不同傳感器的精度和可靠性，從而得到最優的導航狀態估計。 應用領域與未來展望 調製型慣性導航及其組閤導航技術，已經深入到現代社會的方方麵麵，並且仍在不斷演進。 在航空航天領域，高精度的慣性導航係統是飛機、導彈、衛星、火箭等不可或缺的組成部分。它不僅用於起飛、飛行、著陸的導航，更是精確製導的關鍵。組閤導航技術使得飛行器能夠在復雜環境中保持高精度定位，例如在跨越極地航綫時，GNSS信號可能會受到限製。 在汽車領域，隨著自動駕駛技術的飛速發展，對車輛定位精度的要求越來越高。慣性導航係統與GNSS、攝像頭、雷達等傳感器的融閤，能夠實現車輛在隧道、地下停車場等GNSS信號弱或無信號區域的連續、精確導航，並保證自動駕駛的安全性。 在海洋領域，潛艇、水麵艦艇、無人潛航器等都需要高精度的自主導航能力。慣性導航係統能夠在水下提供獨立的導航，而與GNSS、聲學定位係統等組閤，則能確保其在復雜的水文環境下的精確航行。 在機器人領域，無論是工業機器人、服務機器人還是探索機器人，都需要精確感知自身位置和運動，以便執行復雜的任務。組閤導航技術能夠幫助機器人實現自主建圖、定位、路徑規劃和導航。 此外，在測繪、地質勘探、軍事偵察、應急救援等眾多領域，慣性導航及其組閤導航技術都發揮著至關重要的作用。 展望未來，導航技術的趨勢將是更加智能化、集成化和自主化。隨著微機電係統（MEMS）技術的進步，慣性傳感器將更加小型化、低功耗、低成本，並實現更高的精度。人工智能和機器學習的引入，將使得組閤導航係統能夠更有效地學習不同傳感器的特性，並根據實時環境動態調整融閤策略。同時，對新型導航原理的探索，如量子導航、激光導航等，也在積極進行中，它們有望為導航技術帶來革命性的突破，進一步拓展人類對精準定位的邊界。 調製型慣性導航及其組閤導航技術，並非孤立存在，而是整個導航技術體係中相互關聯、協同發展的關鍵環節。它們共同構築瞭現代社會不可或缺的定位基石，支撐著人類探索未知、創造未來的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版給人的感覺相當專業，看得齣齣版社在處理專業技術書籍方麵的嚴謹態度。從一個側重於硬件選型和係統架構的角度來看，我更關注書中對“調製型慣導”硬件接口和數據預處理流程的描述。現代慣導的性能往往受限於前端模擬信號的采集和數字化過程。書中是否詳細闡述瞭如何通過優化調製解調電路來最大程度地抑製環境噪聲和溫漂對原始測量信號的影響？例如，對於光縴陀螺儀，其輸齣的相移信號非常微弱，如何設計低噪聲的前置放大器和高分辨率的模數轉換器（ADC）纔能充分發揮其調製帶來的精度優勢？此外，在係統集成層麵，我希望看到關於INS/GNSS組閤導航係統的時間同步、空間基準對準以及數據傳輸延遲補償的實際處理方法。這些“幕後”的工程細節往往是決定項目成敗的關鍵，也是教科書容易忽略但工程實踐中又至關重要的一環。這本書如果能將理論與實際工程實現中的難點和經驗教訓結閤起來，那簡直是導航工程師的“聖經”。

評分☆☆☆☆☆

這本《正版現貨 船用調製型慣性導航及其組閤導航技術》的齣版，對於深耕海洋工程和導航技術領域的同仁們來說，無疑是一份及時的饋贈。我首先被其標題中“調製型慣性導航”這個核心概念所吸引。在當前對導航精度要求越來越苛刻的背景下，傳統的慣性導航係統（INS）在誤差纍積和抗乾擾能力方麵常常麵臨瓶頸。這本書的聚焦似乎直指這一痛點，探討如何通過引入先進的調製技術來優化傳感器的性能、提高數據融閤的魯棒性。我個人特彆關注書中對具體調製策略的剖析，比如載波相位調製、頻率調製在光縴陀螺儀（FOG）或激光陀螺儀（RLG）中的應用。期待它能深入淺齣地闡述這些調製技術背後的物理原理和數學模型，而非僅僅停留在應用層麵。如果書中能提供一些實際的工程案例，對比不同調製方案在實際航行環境下的誤差收斂速度和長期穩定性，那將是對讀者極大的幫助。更重要的是，關於“組閤導航”的論述，它如何巧妙地將慣導的短期高頻穩定性與外部參考（如GNSS、星敏感器等）的長期精度進行最優融閤，這纔是決定現代導航係統成敗的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，我購買此書的動機是希望找到針對“船用”環境的特定優化方案。船舶航行不像飛機那樣在三維空間中均勻運動，它涉及到復雜的橫搖、縱搖、艏搖等低頻、大角度運動。這些運動會引入巨大的運動誤差和平颱誤差到比力測量中。書中關於“船體運動對慣性器件誤差的影響建模與補償”的部分是我重點翻閱的對象。期望它能超越通用的INS誤差模型，提齣更貼閤船舶運動特性的誤差抑製策略，比如如何利用船體的動力學信息來輔助校正陀螺儀的水平漂移。如果書中能提供一些關於慣導係統在惡劣海況（如大風浪）下，如何通過自適應濾波和多傳感器冗餘設計來維持導航精度的具體實例，那就太棒瞭。目前市麵上關於慣導的書籍很多，但能專門細緻講解海洋工程應用中特定挑戰的書籍則相對稀少，希望這本能夠填補這一空白。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期與導航係統精度指標打交道的科研人員，我極其重視書中對性能評估和誤差分析的深度。這本書既然強調瞭“調製”這一技術手段，那麼最終的衡量標準必然是導航精度的提升幅度以及係統可靠性。我期待看到書中有一部分內容是專門用來對比“傳統INS”與“調製型INS”在標準測試序列下的性能差異麯綫。這不僅僅是RMS（均方根誤差）的數字比較，更希望看到在諸如“對準時間”、“初始化收斂速度”、“抗外部擾動後的恢復時間”等關鍵指標上的量化數據。此外，對於組閤導航的性能評估，書中是否探討瞭如何量化“導航冗餘度”和“容錯能力”？例如，當一個外部參考源完全失效時，係統能維持在可接受精度內飛行（或航行）多久？這種麵嚮任務的安全性和魯棒性分析，對於最終的用戶決策至關重要。這本書如果能在理論深度、工程實踐和性能評估三個維度上都做到紮實詳盡，無疑將成為該領域的標杆之作。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我首先翻閱瞭其目錄結構，發現內容組織得層次分明，顯然是經過精心策劃的。對於我們這些偏嚮係統集成和算法實現的工程師來說，最期待的部分是關於“組閤導航算法”的詳盡介紹。我希望這本書不僅僅是羅列卡爾曼濾波（KF）的經典形式，而是能夠深入到擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF），甚至是在復雜非綫性環境下如何應用粒子濾波或容錯濾波器的討論。特彆是，船用導航環境的特殊性——高動態、劇烈的姿態變化、電磁環境的復雜性——要求組閤算法必須具備極強的適應性。書中對不同傳感器誤差模型的辨識和動態調整機製是否有深入研究？比如，如何實時估計陀螺儀的偏置漂移、比力傳感器的標度因子誤差等。如果能結閤實際的船模仿真數據進行算法驗證，並對比不同組閤策略下的導航精度提升百分比，那這本書的實用價值將大大增加。我對其中關於如何處理GNSS信號丟失或嚴重受限情況下的“純慣導”模式切換策略尤其感興趣，這直接關係到船舶在復雜水道或對抗環境下的安全航行。