GNSS惯性导航组合(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 莫欣德 S. 格雷瓦尔，安格斯 P. 安德 著

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• GNSS
• 惯性导航
• 组合导航
• 导航定位
• 传感器融合
• 误差分析
• 滤波算法
• 定位技术
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121278754

商品编码：11524051384

包装：平装

出版时间：2016-01-01

基本信息

书名：GNSS惯性导航组合(第3版)

：88.00元

作者：(美)莫欣德 S. 格雷瓦尔, 安格斯 P. 安德鲁

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787121278754

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

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内容提要

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全书共12章，第1章综述了GNSS、INS和GNSS/INS组合的发展现状和应用情况；第2、3章分别介绍了卫星导航和惯性导航的基本知识；第4章详细介绍了原有GPS信号的特性，并着重介绍了GPS现代化、GLONASS、Galileo等的基本情况；第5、6章介绍了GNSS天线和接收机设计；第7章分析了GNSS数据误差，着重介绍了多径问题及其消除方法；第8、9章分别介绍了差分GNSS和GNSS及GEO信号完好性等内容，第10章重点研究了卡尔曼滤波，介绍了几种不同的卡尔曼滤波实现方法；第11章对惯性导航系统的主要误差进行了深入分析；第12章系统研究了GNSS/INS组合的原理及数学建模、性能分析等内容。

目录

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目 录第1章 绪论11.1 导航11.1.1 与导航相关的技术11.1.2 导航模式21.2 GNSS综述31.2.1 GPS31.2.2 全球轨道导航卫星系统（GLONASS）41.2.3 伽利略（Galileo）系统51.2.4 北斗（BeiDou-2）卫星导航系统71.3 惯性导航综述81.3.1 理论基础81.3.2 惯性传感器技术91.4 GNSS/INS组合综述231.4.1 卡尔曼滤波器的作用231.4.2 实现241.4.3 应用24习题25参考文献25第2章 卫星导航系统基础282.1 导航系统研究282.1.1 不同于GNSS的系统282.1.2 比较准则282.2 卫星导航292.2.1 卫星轨道292.2.2 导航解算（二维实例）302.2.3 卫星选择和精度因子322.2.4 DOP的计算实例352.3 时间与GPS372.3.1 协调世界时（UTC）的产生372.3.2 GPS系统时372.3.3 接收机UTC的计算372.4 例子：无误差时用户位置计算382.4.1 用户位置计算382.4.2 用户速度计算40习题41参考文献42第3章 惯性导航基础443.1 本章重点443.2 基本术语443.3 惯性传感器误差模型473.3.1 零均值随机误差483.3.2 固定型误差493.3.3 传感器误差稳定性503.4 传感器校准和补偿503.4.1 传感器偏差、尺度因子和错位513.4.2 其他校准参数523.4.3 校准参数的不稳定性543.4.4 GNSS之前的辅助传感器543.4.5 传感器性能范围553.5 地球模型553.5.1 陆地导航坐标系563.5.2 地球旋转563.5.3 重力模型573.6 硬件实现方法623.6.1 平衡环系统的实现方法633.6.2 浮台系统的实现方法653.6.3 旋转木马及分度法653.6.4 捷联系统663.6.5 捷联系统的旋转木马及分度663.7 软件实现方法673.7.1 一维的例子673.7.2 九维的初始化683.7.3 平衡环姿态的实现713.7.4 平衡环导航的实现723.7.5 捷联姿态的实现733.7.6 捷联导航的实现793.7.7 导航计算机和软件的需求813.8 INS性能标准823.8.1 自由惯性运行823.8.2 INS性能度量823.8.3 性能级别833.9 测试和评估833.9.1 实验室测试843.9.2 现场测试843.10 总结84习题85参考文献87第4章 GNSS信号结构特征及信息利用884.1 原有GPS信号的成分、用途和特征884.1.1 原有GPS信号的数学信号模型884.1.2 导航数据格式914.1.3 GPS卫星位置的计算944.1.4 C/A码及其性能994.1.5 P(Y)码及其特性1044.1.6 L1和L2载波1054.1.7 发射功率电平1064.1.8 自由空间及其他损耗因子1064.1.9 接收信号功率1064.2 GPS的现代化1074.2.1 从现代化中受益的领域1074.2.2 GPS现代化改进的基本内容1084.2.3 L2民用（L2C）信号1094.2.4 L5信号1094.2.5 M码1114.2.6 L1C信号1124.2.7 GPS卫星系列1134.2.8 GPS III1134.3 GLONASS信号结构和特征1134.3.1 频分多址（FDMA）信号1144.3.2 CDMA现代化1154.4 GALILEO系统（GALILEO）1154.4.1 星座和服务等级1164.4.2 导航数据和信号1164.5 北斗系统1174.6 准天顶卫星系统（QZSS）118习题119参考文献120第5章 GNSS天线设计与分析1235.1 应用1235.2 GNSS天线性能特点1235.2.1 尺寸和成本1235.2.2 频率和带宽1235.2.3 辐射图特性1245.2.4 天线极化和轴比1255.2.5 GNSS天线的指向、效率和增益1275.2.6 天线阻抗、驻波比和回波损耗1285.2.7 天线带宽1295.2.8 天线噪声系数1305.3 GNSS天线设计的电磁计算模型（CEM）1315.4 GNSS天线技术1325.4.1 偶极子GNSS天线1325.4.2 GNSS贴片天线1325.4.3 勘测级/参考GNSS天线1395.5 自适应相控阵天线原理1415.5.1 数字波束形成自适应天线阵公式1435.5.2 STAP1455.5.3 SFAP1455.5.4 自适应相控阵天线的结构1455.5.5 自适应相控阵天线的优点1465.6 校准/补偿的应用考量146习题148参考文献149第6章 GNSS接收机设计与分析1536.1 接收机设计的选择1536.1.1 GNSS所支持的应用1536.1.2 单频或多频支持1536.1.3 通道数1546.1.4 码型选择1556.1.5 差分性能1556.1.6 辅助输入1566.2 接收机结构1576.2.1 射频（RF）前端1576.2.2 下变频及中频放大1596.2.3 模数转换与自动增益控制1606.2.4 基带信号处理1616.3 信号捕获与跟踪1616.3.1 对用户位置的假定1626.3.2 关于可视卫星的假定1626.3.3 信号多普勒估计1626.3.4 在频率和C/A码相位范围内搜索信号1636.3.5 信号检测与确认1666.3.6 码跟踪环1686.3.7 载波相位跟踪环1726.3.8 位同步1756.3.9 数据位解调1756.4 用户解算所需信息的提取1766.4.1 信号发射时间信息1766.4.2 卫星位置和速度的星历数据1766.4.3 利用码相位的伪距测量公式1776.4.4 利用载波相位的测量1786.4.5 载波多普勒测量1796.4.6 积分多普勒测量1806.5 伪距、载波相位和频率估计的理论考虑1816.5.1 码相位测量的理论误差限1826.5.2 载波相位测量的理论误差限1826.5.3 频率测量的理论误差限1836.6 高灵敏度A-GPS系统1856.6.1 辅助数据如何改进接收机性能1856.6.2 高灵敏度接收机的影响因素1886.7 软件无线电（SDR）方法1906.8 伪卫星的考虑190习题191参考文献193第7章 GNSS数据误差1977.1 数据误差1977.2 电离层传播误差1977.2.1 电离层延迟模型1987.2.2 GNSS SBAS电离层算法2007.3 对流层传播误差2077.4 多径问题2087.5 多径抑制方法2107.5.1 空间处理技术2107.5.2 时域处理技术2127.5.3 多径消除技术MMT2157.5.4 时域方法的性能2227.6 多径消除的理论极限2247.6.1 估计理论方法2247.6.2 MMSE估计器2257.6.3 多径建模误差2257.7 星历数据误差2257.8 星载时钟误差2267.9 接收机时钟误差2277.10 选择可用性误差2287.11 误差预估计228习题229参考文献230第8章 差分GNSS2338.1 简介2338.2 局域差分GNSS（LADGNSS）、广域差分GNSS（WADGNSS）和天基增强系统（SBAS）2338.2.1 LADGNSS2338.2.2 WADGNSS2348.2.3 SBAS2348.3 GEO L1L5信号2388.3.1 概述2388.3.2 GEO上行链路子系统类型1（GUST）控制环2408.4 GUS时钟控制算法2448.4.1 接收机时钟误差的确定2468.4.2 时钟驱动控制定律2478.5 GEO轨道的确定（OD）2498.6 地基增强系统（GBAS）2548.6.1 区域增强系统（LAAS）2548.6.2 联合精密进近着陆系统（JPALS）2548.6.3 增强的远距离导航（eLoran）2558.7 基于相对测量的DGNSS2558.7.1 码差分测量2558.7.2 载波相位差分测量2568.7.3 利用双差测量的定位2588.8 GNSS单点定位服务及产品2598.8.1 国际GNSS服务（IGS）2598.8.2 持续运行的参考站（CORS）2598.8.

作者介绍

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陈军：中国人民解放军63880部队技术部高级工程师，参加翻译、编写出版了多部专著。

文摘

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序言

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《GNSS惯性导航组合（第三版）》图书简介 一、 核心内容概览 《GNSS惯性导航组合（第三版）》是一本全面深入探讨全球导航卫星系统（GNSS）与惯性导航系统（INS）融合技术及其在现代导航定位领域应用的权威专著。本书第三版在继承前两版经典内容的基础上，紧密围绕当前GNSS和INS技术发展的最新动态、前沿理论和工程实践，以更加系统、详实、前瞻的视角，为读者呈现了一幅内容丰富、结构严谨的组合导航技术全景图。 本书内容涵盖了GNSS与INS组合导航的原理、建模、数据处理、误差分析、算法设计、性能评估以及在各类应用场景下的具体实现。它不仅对基础理论进行了系统梳理，更着重于将理论知识转化为解决实际工程问题的能力，旨在帮助读者理解并掌握GNSS惯性导航组合技术的核心要义，提升在相关领域的研发和应用水平。 二、 结构与重点章节解析 本书共分为多个精心设计的章节，层层递进，逻辑清晰，内容由浅入深，由理论到实践，构建了一个完整的知识体系。 第一部分：基础理论与系统构成 第一章 GNSS系统概述： 详细介绍当前主流的GNSS系统，如GPS、GLONASS、Galileo、北斗等，包括其星座布局、信号结构、工作原理、测距原理（伪距、载波相位）等。 深入分析GNSS信号的传播特性、误差源（如大气延迟、多路径效应、接收机噪声、钟差等）及其对定位精度的影响。 探讨GNSS接收机的基本组成、工作流程以及差分技术（如RTK、PPP）在提升精度方面的作用。 强调GNSS在独立导航中的优势与局限性，为后续的组合导航奠定基础。 第二章 INS系统原理与传感器： 系统阐述惯性导航系统的基本原理，包括惯性器件（加速度计、陀螺仪）的测量原理、惯性导航方程的推导与解析。 详细介绍各类惯性传感器的技术指标、误差特性（如零偏、尺度因子误差、轴不对准、随机游走等）及其对导航性能的影响。 探讨不同等级的IMU（惯性测量单元）在精度和成本上的权衡，以及其在不同应用场景下的选择依据。 分析INS在短时高精度导航中的优势，以及其随时间累积误差的固有缺陷，引出组合导航的必要性。 第三章 GNSS与INS组合导航基础： 明确组合导航的基本概念和必要性，分析GNSS和INS各自的优势与互补性。 介绍组合导航的几种基本模式：松耦合（Loose Coupling）、紧耦合（Tight Coupling）以及中间件耦合（Semi-tight Coupling），深入解析不同耦合模式的数据融合方式、信息利用率以及对系统性能的影响。 阐述组合导航的核心思想：利用GNSS提供稳定的绝对导航信息来校正INS的累积误差，同时利用INS提供高频的动态信息来填补GNSS信号丢失或精度不足的间隙。 第二部分：核心算法与数据处理 第四章 状态估计理论基础： 系统介绍在组合导航中最常用的状态估计算法，特别是卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）及其变种。 详细推导扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）的原理和实现步骤，分析其在非线性系统中的应用。 深入阐述无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）的数学原理和优势，以及它在处理非线性系统时的优越性。 介绍粒子滤波（Particle Filter, PF）的基本思想和应用场景，特别是在非高斯噪声和多模态状态下的表现。 第五章 GNSS/INS组合导航滤波器设计： 重点讲解如何将GNSS和INS测量信息整合到卡尔曼滤波框架中，设计组合导航滤波器。 详细介绍松耦合滤波器的状态向量定义、系统模型、观测模型以及滤波过程。 深入解析紧耦合滤波器的状态向量定义，强调其直接利用GNSS原始测量值（伪距、载波相位、多普勒等）与INS测量值进行融合，能够获得更高的精度和更好的抗干扰能力。 探讨不同滤波器算法（EKF, UKF, PF）在GNSS/INS组合导航中的具体实现细节、参数调优以及性能比较。 分析滤波器在不同应用场景（如载体运动模型、传感器误差建模）下的鲁棒性与适应性。 第六章 GNSS/INS组合导航的误差建模与分析： 系统梳理GNSS和INS各自的误差源，并重点分析组合导航系统中的误差传播与耦合。 详细建立GNSS误差模型，包括接收机硬件误差、大气延迟误差、多路径误差、卫星轨道误差和钟差等。 详细建立INS误差模型，包括惯性传感器误差（零偏、尺度因子、轴不对准、随机噪声）以及INS解算过程中的误差累积。 深入分析组合导航滤波器状态向量中各项误差的演化过程，以及它们如何通过融合过程相互校正。 提供有效的误差分析方法和仿真工具，帮助读者量化和评估组合导航系统的整体精度。 第七章 传感器标定与校准技术： 强调传感器标定在组合导航系统中至关重要的作用。 详细介绍GNSS接收机的性能测试与校准方法。 系统讲解IMU的静态标定（如零偏、尺度因子、轴不对准的测量）和动态标定（如通过多自由度转台或实际运动轨迹进行标定）。 探讨GNSS/INS之间的相对姿态和位置标定方法，这是实现高精度组合导航的关键步骤。 分析在线标定技术在提高系统长期稳定性和适应性方面的应用。 第三部分：应用与发展 第八章 GNSS/INS组合导航在车辆导航中的应用： 详细分析车辆导航的特点，如高动态、易受隧道和城市峡谷影响等。 阐述GNSS/INS组合导航如何克服GNSS信号丢失问题，提供连续可靠的定位信息。 探讨车辆导航中常用的算法（如RTK-INS, PPP-INS），以及针对车辆运动特性设计的专用滤波算法。 展示在ADAS（高级驾驶辅助系统）和自动驾驶中GNSS/INS组合导航的关键作用。 第九章 GNSS/INS组合导航在航空与无人机领域的应用： 分析航空器和无人机导航对精度、稳定性和可靠性的极高要求。 阐述GNSS/INS组合导航在飞行控制、航迹保持、自主起降等方面的应用。 讨论低成本IMU在无人机导航中的融合策略，以及如何通过算法弥补传感器性能的不足。 介绍在GNSS信号受限或失效（如电子对抗）环境下，INS在短时导航中的关键作用。 第十章 GNSS/INS组合导航在机器人与测绘中的应用： 探讨在机器人移动导航、SLAM（同步定位与地图构建）中GNSS/INS组合导航的角色。 分析其在室内外一体化导航、精准农业、测绘测量（如无人机测绘、形变监测）中的应用。 介绍如何将GNSS/INS组合与激光雷达、视觉传感器等其他传感器融合，实现更鲁棒、更精密的导航定位。 第十一章 新技术与未来发展趋势： 介绍新兴的GNSS技术，如多频多模GNSS、低成本传感器的高精度化等。 探讨INS技术的发展，如微机电系统（MEMS）IMU的性能提升、光纤陀螺和激光陀螺的应用。 展望AI与机器学习在GNSS/INS组合导航中的应用，如智能误差建模、自适应滤波、异常检测等。 讨论抗干扰、抗欺骗导航技术的研究进展。 分析下一代组合导航系统可能的发展方向，如融合更多传感器信息、实现更高层次的自主性和鲁棒性。 三、 目标读者与价值体现 《GNSS惯性导航组合（第三版）》面向的对象广泛，包括但不限于： 高校学生与科研人员：为相关专业（如测绘工程、导航制导与控制、自动化、电子工程、计算机科学等）的学生提供系统扎实的理论基础和前沿研究方向。 工程技术人员与研发工程师：为从事GNSS、INS、组合导航系统设计、开发、集成和应用的工程师提供实用的技术指导和工程解决方案。 产品开发者与项目管理者：帮助其了解组合导航技术的最新发展和应用潜力，为产品规划和项目决策提供依据。 对组合导航技术感兴趣的从业者：为希望深入了解该领域技术细节、掌握核心算法、提升专业技能的各类人士提供宝贵的学习资源。 本书的价值在于： 1. 系统性与前瞻性：内容全面覆盖GNSS/INS组合导航的理论、算法、应用和发展，兼具系统性和前瞻性。 2. 理论与实践结合：深入浅出地讲解理论知识，并辅以大量工程实践案例和技术细节，易于理解和应用。 3. 权威性与时效性：第三版内容更新紧跟技术前沿，汇聚了领域内最新的研究成果和技术动态。 4. 问题导向性：聚焦于解决实际工程问题，帮助读者掌握应对复杂导航环境和挑战的有效方法。 5. 深度与广度兼备：既有对基础原理的深入剖析，也有对多应用场景的广泛覆盖，为读者提供一个完整的知识图谱。 总而言之，《GNSS惯性导航组合（第三版）》是一部集理论深度、技术广度和工程实用性于一体的力作，是 GNSS 和 INS 组合导航领域专业人士不可多得的参考书籍和知识宝库，必将为推动相关领域的技术进步和产业发展贡献重要力量。

评分☆☆☆☆☆

长久以来， GNSS 信号的可靠性问题一直是制约其发展的瓶颈，尤其是在城市峡谷、隧道、室内等 GNSS 信号弱或缺失的环境。《GNSS 惯性导航组合 (第3版)》的出版，让我看到了解决这些难题的希望。我期待书中能够详尽地分析 GNSS 信号质量对组合导航精度的影响，并提出有效的抗干扰策略。例如，书中是否能对如何利用惯性导航数据来填补 GNSS 信号空缺时段的策略进行深入探讨，并评估这些策略在不同信号中断长度下的性能表现？我更希望书中能涵盖一些新兴的组合导航技术，比如融合视觉里程计（VIO）或激光雷达（LiDAR）的稠密融合方法，以及这些方法在提升导航的连续性和精度方面的潜力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在高校从事导航技术研究的教师，我一直在寻找能够系统性地更新课程内容，并且能够激发学生科研兴趣的教材。《GNSS 惯性导航组合 (第3版)》对我而言，可能是一次绝佳的机会。我非常期待书中能够深入探讨惯性导航系统在不同运动模态下的误差特性，比如在高速、大角速度、载体姿态剧烈变化的场景下，惯性测量单元（IMU）的误差如何影响组合导航的整体精度，以及如何通过先进的误差补偿模型来 mitigate 这些影响。此外，如果书中能够对不同时钟同步技术（如硬件同步、软件同步）在 GNSS 和 INS 数据融合过程中的重要性进行详细阐述，并给出相应的实现方法，将对教学和科研具有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一名希望将 GNSS 惯性导航技术应用于无人系统（如无人机、无人车）的工程师来说，理论的深度固然重要，但实操性和工程应用价值更是关键。我希望《GNSS 惯性导航组合 (第3版)》能够在这方面给我带来惊喜。具体来说，书中是否能包含针对不同硬件平台（如低成本 IMU 与高精度 IMU 的组合）的适应性设计，以及不同 GNSS 接收机（如单频、多频、RTK）配置下的组合导航性能评估。我尤其关注书中所提及的实时性处理能力，以及在嵌入式系统中的实现建议。如果书中能提供一些经过验证的算法流程、伪代码，甚至是一些可供参考的案例研究，那将极大地缩短我们在实际开发过程中摸索的时间，直接解决我们面临的工程挑战，让我们能更快地将先进的导航技术落地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为 GNSS 惯性导航领域的研究者和实践者们注入了一剂强心针。作为该领域的深度探索者，我一直密切关注着新理论、新算法以及它们在实际应用中的突破。《GNSS 惯性导航组合 (第3版)》的出现，让我眼前一亮。从目录结构上看，它似乎比前两个版本更加全面和系统。我特别期待书中对最新滤波算法，比如基于优化理论的无迹卡尔曼滤波（UKF）或粒子滤波（PF）在复杂动态环境下的性能分析，以及它们在提升导航精度和鲁棒性方面的具体实现细节。此外，对于 GNSS 信号丢失、多径效应等常见干扰下的惯性导航解算策略，书中是否能提供更具创新性的解决方案，也是我关注的重点。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触 GNSS 惯性导航领域的学生，正在为撰写我的毕业论文而搜集资料。《GNSS 惯性导航组合 (第3版)》是我在图书馆随机翻到的，它的书名引起了我的好奇。我希望这本书能够从基础概念出发，逐步深入，让我能够理解 GNSS 和惯性导航各自的原理，以及它们为什么要进行组合。我特别希望书中能清晰地讲解常用的组合导航模型，比如串联组合和并联组合，以及它们在不同应用场景下的优缺点。如果书中能对卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）等在导航领域中的应用进行详细的推导和解释，并给出一些简单的仿真实例，那对我理解这些核心算法将非常有帮助。