GNSS慣性導航組閤(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 莫欣德 S. 格雷瓦爾，安格斯 P. 安德 著

圖書標籤:

• GNSS
• 慣性導航
• 組閤導航
• 導航定位
• 傳感器融閤
• 誤差分析
• 濾波算法
• 定位技術
• 自動駕駛
• 航空航天

店鋪： 義博圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121278754

商品編碼：11524051384

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：GNSS慣性導航組閤(第3版)

：88.00元

作者：(美)莫欣德 S. 格雷瓦爾, 安格斯 P. 安德魯

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787121278754

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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全書共12章，第1章綜述瞭GNSS、INS和GNSS/INS組閤的發展現狀和應用情況；第2、3章分彆介紹瞭衛星導航和慣性導航的基本知識；第4章詳細介紹瞭原有GPS信號的特性，並著重介紹瞭GPS現代化、GLONASS、Galileo等的基本情況；第5、6章介紹瞭GNSS天綫和接收機設計；第7章分析瞭GNSS數據誤差，著重介紹瞭多徑問題及其消除方法；第8、9章分彆介紹瞭差分GNSS和GNSS及GEO信號完好性等內容，第10章重點研究瞭卡爾曼濾波，介紹瞭幾種不同的卡爾曼濾波實現方法；第11章對慣性導航係統的主要誤差進行瞭深入分析；第12章係統研究瞭GNSS/INS組閤的原理及數學建模、性能分析等內容。

目錄

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目 錄第1章 緒論11.1 導航11.1.1 與導航相關的技術11.1.2 導航模式21.2 GNSS綜述31.2.1 GPS31.2.2 全球軌道導航衛星係統（GLONASS）41.2.3 伽利略（Galileo）係統51.2.4 北鬥（BeiDou-2）衛星導航係統71.3 慣性導航綜述81.3.1 理論基礎81.3.2 慣性傳感器技術91.4 GNSS/INS組閤綜述231.4.1 卡爾曼濾波器的作用231.4.2 實現241.4.3 應用24習題25參考文獻25第2章 衛星導航係統基礎282.1 導航係統研究282.1.1 不同於GNSS的係統282.1.2 比較準則282.2 衛星導航292.2.1 衛星軌道292.2.2 導航解算（二維實例）302.2.3 衛星選擇和精度因子322.2.4 DOP的計算實例352.3 時間與GPS372.3.1 協調世界時（UTC）的産生372.3.2 GPS係統時372.3.3 接收機UTC的計算372.4 例子：無誤差時用戶位置計算382.4.1 用戶位置計算382.4.2 用戶速度計算40習題41參考文獻42第3章 慣性導航基礎443.1 本章重點443.2 基本術語443.3 慣性傳感器誤差模型473.3.1 零均值隨機誤差483.3.2 固定型誤差493.3.3 傳感器誤差穩定性503.4 傳感器校準和補償503.4.1 傳感器偏差、尺度因子和錯位513.4.2 其他校準參數523.4.3 校準參數的不穩定性543.4.4 GNSS之前的輔助傳感器543.4.5 傳感器性能範圍553.5 地球模型553.5.1 陸地導航坐標係563.5.2 地球鏇轉563.5.3 重力模型573.6 硬件實現方法623.6.1 平衡環係統的實現方法633.6.2 浮颱係統的實現方法653.6.3 鏇轉木馬及分度法653.6.4 捷聯係統663.6.5 捷聯係統的鏇轉木馬及分度663.7 軟件實現方法673.7.1 一維的例子673.7.2 九維的初始化683.7.3 平衡環姿態的實現713.7.4 平衡環導航的實現723.7.5 捷聯姿態的實現733.7.6 捷聯導航的實現793.7.7 導航計算機和軟件的需求813.8 INS性能標準823.8.1 自由慣性運行823.8.2 INS性能度量823.8.3 性能級彆833.9 測試和評估833.9.1 實驗室測試843.9.2 現場測試843.10 總結84習題85參考文獻87第4章 GNSS信號結構特徵及信息利用884.1 原有GPS信號的成分、用途和特徵884.1.1 原有GPS信號的數學信號模型884.1.2 導航數據格式914.1.3 GPS衛星位置的計算944.1.4 C/A碼及其性能994.1.5 P(Y)碼及其特性1044.1.6 L1和L2載波1054.1.7 發射功率電平1064.1.8 自由空間及其他損耗因子1064.1.9 接收信號功率1064.2 GPS的現代化1074.2.1 從現代化中受益的領域1074.2.2 GPS現代化改進的基本內容1084.2.3 L2民用（L2C）信號1094.2.4 L5信號1094.2.5 M碼1114.2.6 L1C信號1124.2.7 GPS衛星係列1134.2.8 GPS III1134.3 GLONASS信號結構和特徵1134.3.1 頻分多址（FDMA）信號1144.3.2 CDMA現代化1154.4 GALILEO係統（GALILEO）1154.4.1 星座和服務等級1164.4.2 導航數據和信號1164.5 北鬥係統1174.6 準天頂衛星係統（QZSS）118習題119參考文獻120第5章 GNSS天綫設計與分析1235.1 應用1235.2 GNSS天綫性能特點1235.2.1 尺寸和成本1235.2.2 頻率和帶寬1235.2.3 輻射圖特性1245.2.4 天綫極化和軸比1255.2.5 GNSS天綫的指嚮、效率和增益1275.2.6 天綫阻抗、駐波比和迴波損耗1285.2.7 天綫帶寬1295.2.8 天綫噪聲係數1305.3 GNSS天綫設計的電磁計算模型（CEM）1315.4 GNSS天綫技術1325.4.1 偶極子GNSS天綫1325.4.2 GNSS貼片天綫1325.4.3 勘測級/參考GNSS天綫1395.5 自適應相控陣天綫原理1415.5.1 數字波束形成自適應天綫陣公式1435.5.2 STAP1455.5.3 SFAP1455.5.4 自適應相控陣天綫的結構1455.5.5 自適應相控陣天綫的優點1465.6 校準/補償的應用考量146習題148參考文獻149第6章 GNSS接收機設計與分析1536.1 接收機設計的選擇1536.1.1 GNSS所支持的應用1536.1.2 單頻或多頻支持1536.1.3 通道數1546.1.4 碼型選擇1556.1.5 差分性能1556.1.6 輔助輸入1566.2 接收機結構1576.2.1 射頻（RF）前端1576.2.2 下變頻及中頻放大1596.2.3 模數轉換與自動增益控製1606.2.4 基帶信號處理1616.3 信號捕獲與跟蹤1616.3.1 對用戶位置的假定1626.3.2 關於可視衛星的假定1626.3.3 信號多普勒估計1626.3.4 在頻率和C/A碼相位範圍內搜索信號1636.3.5 信號檢測與確認1666.3.6 碼跟蹤環1686.3.7 載波相位跟蹤環1726.3.8 位同步1756.3.9 數據位解調1756.4 用戶解算所需信息的提取1766.4.1 信號發射時間信息1766.4.2 衛星位置和速度的星曆數據1766.4.3 利用碼相位的僞距測量公式1776.4.4 利用載波相位的測量1786.4.5 載波多普勒測量1796.4.6 積分多普勒測量1806.5 僞距、載波相位和頻率估計的理論考慮1816.5.1 碼相位測量的理論誤差限1826.5.2 載波相位測量的理論誤差限1826.5.3 頻率測量的理論誤差限1836.6 高靈敏度A-GPS係統1856.6.1 輔助數據如何改進接收機性能1856.6.2 高靈敏度接收機的影響因素1886.7 軟件無綫電（SDR）方法1906.8 僞衛星的考慮190習題191參考文獻193第7章 GNSS數據誤差1977.1 數據誤差1977.2 電離層傳播誤差1977.2.1 電離層延遲模型1987.2.2 GNSS SBAS電離層算法2007.3 對流層傳播誤差2077.4 多徑問題2087.5 多徑抑製方法2107.5.1 空間處理技術2107.5.2 時域處理技術2127.5.3 多徑消除技術MMT2157.5.4 時域方法的性能2227.6 多徑消除的理論極限2247.6.1 估計理論方法2247.6.2 MMSE估計器2257.6.3 多徑建模誤差2257.7 星曆數據誤差2257.8 星載時鍾誤差2267.9 接收機時鍾誤差2277.10 選擇可用性誤差2287.11 誤差預估計228習題229參考文獻230第8章 差分GNSS2338.1 簡介2338.2 局域差分GNSS（LADGNSS）、廣域差分GNSS（WADGNSS）和天基增強係統（SBAS）2338.2.1 LADGNSS2338.2.2 WADGNSS2348.2.3 SBAS2348.3 GEO L1L5信號2388.3.1 概述2388.3.2 GEO上行鏈路子係統類型1（GUST）控製環2408.4 GUS時鍾控製算法2448.4.1 接收機時鍾誤差的確定2468.4.2 時鍾驅動控製定律2478.5 GEO軌道的確定（OD）2498.6 地基增強係統（GBAS）2548.6.1 區域增強係統（LAAS）2548.6.2 聯閤精密進近著陸係統（JPALS）2548.6.3 增強的遠距離導航（eLoran）2558.7 基於相對測量的DGNSS2558.7.1 碼差分測量2558.7.2 載波相位差分測量2568.7.3 利用雙差測量的定位2588.8 GNSS單點定位服務及産品2598.8.1 國際GNSS服務（IGS）2598.8.2 持續運行的參考站（CORS）2598.8.

作者介紹

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陳軍：中國人民解放軍63880部隊技術部高級工程師，參加翻譯、編寫齣版瞭多部專著。

文摘

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序言

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《GNSS慣性導航組閤（第三版）》圖書簡介 一、 核心內容概覽 《GNSS慣性導航組閤（第三版）》是一本全麵深入探討全球導航衛星係統（GNSS）與慣性導航係統（INS）融閤技術及其在現代導航定位領域應用的權威專著。本書第三版在繼承前兩版經典內容的基礎上，緊密圍繞當前GNSS和INS技術發展的最新動態、前沿理論和工程實踐，以更加係統、詳實、前瞻的視角，為讀者呈現瞭一幅內容豐富、結構嚴謹的組閤導航技術全景圖。 本書內容涵蓋瞭GNSS與INS組閤導航的原理、建模、數據處理、誤差分析、算法設計、性能評估以及在各類應用場景下的具體實現。它不僅對基礎理論進行瞭係統梳理，更著重於將理論知識轉化為解決實際工程問題的能力，旨在幫助讀者理解並掌握GNSS慣性導航組閤技術的核心要義，提升在相關領域的研發和應用水平。 二、 結構與重點章節解析 本書共分為多個精心設計的章節，層層遞進，邏輯清晰，內容由淺入深，由理論到實踐，構建瞭一個完整的知識體係。 第一部分：基礎理論與係統構成 第一章 GNSS係統概述： 詳細介紹當前主流的GNSS係統，如GPS、GLONASS、Galileo、北鬥等，包括其星座布局、信號結構、工作原理、測距原理（僞距、載波相位）等。 深入分析GNSS信號的傳播特性、誤差源（如大氣延遲、多路徑效應、接收機噪聲、鍾差等）及其對定位精度的影響。 探討GNSS接收機的基本組成、工作流程以及差分技術（如RTK、PPP）在提升精度方麵的作用。 強調GNSS在獨立導航中的優勢與局限性，為後續的組閤導航奠定基礎。 第二章 INS係統原理與傳感器： 係統闡述慣性導航係統的基本原理，包括慣性器件（加速度計、陀螺儀）的測量原理、慣性導航方程的推導與解析。 詳細介紹各類慣性傳感器的技術指標、誤差特性（如零偏、尺度因子誤差、軸不對準、隨機遊走等）及其對導航性能的影響。 探討不同等級的IMU（慣性測量單元）在精度和成本上的權衡，以及其在不同應用場景下的選擇依據。 分析INS在短時高精度導航中的優勢，以及其隨時間纍積誤差的固有缺陷，引齣組閤導航的必要性。 第三章 GNSS與INS組閤導航基礎： 明確組閤導航的基本概念和必要性，分析GNSS和INS各自的優勢與互補性。 介紹組閤導航的幾種基本模式：鬆耦閤（Loose Coupling）、緊耦閤（Tight Coupling）以及中間件耦閤（Semi-tight Coupling），深入解析不同耦閤模式的數據融閤方式、信息利用率以及對係統性能的影響。 闡述組閤導航的核心思想：利用GNSS提供穩定的絕對導航信息來校正INS的纍積誤差，同時利用INS提供高頻的動態信息來填補GNSS信號丟失或精度不足的間隙。 第二部分：核心算法與數據處理 第四章 狀態估計理論基礎： 係統介紹在組閤導航中最常用的狀態估計算法，特彆是卡爾曼濾波（Kalman Filter, KF）及其變種。 詳細推導擴展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter, EKF）的原理和實現步驟，分析其在非綫性係統中的應用。 深入闡述無跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter, UKF）的數學原理和優勢，以及它在處理非綫性係統時的優越性。 介紹粒子濾波（Particle Filter, PF）的基本思想和應用場景，特彆是在非高斯噪聲和多模態狀態下的錶現。 第五章 GNSS/INS組閤導航濾波器設計： 重點講解如何將GNSS和INS測量信息整閤到卡爾曼濾波框架中，設計組閤導航濾波器。 詳細介紹鬆耦閤濾波器的狀態嚮量定義、係統模型、觀測模型以及濾波過程。 深入解析緊耦閤濾波器的狀態嚮量定義，強調其直接利用GNSS原始測量值（僞距、載波相位、多普勒等）與INS測量值進行融閤，能夠獲得更高的精度和更好的抗乾擾能力。 探討不同濾波器算法（EKF, UKF, PF）在GNSS/INS組閤導航中的具體實現細節、參數調優以及性能比較。 分析濾波器在不同應用場景（如載體運動模型、傳感器誤差建模）下的魯棒性與適應性。 第六章 GNSS/INS組閤導航的誤差建模與分析： 係統梳理GNSS和INS各自的誤差源，並重點分析組閤導航係統中的誤差傳播與耦閤。 詳細建立GNSS誤差模型，包括接收機硬件誤差、大氣延遲誤差、多路徑誤差、衛星軌道誤差和鍾差等。 詳細建立INS誤差模型，包括慣性傳感器誤差（零偏、尺度因子、軸不對準、隨機噪聲）以及INS解算過程中的誤差纍積。 深入分析組閤導航濾波器狀態嚮量中各項誤差的演化過程，以及它們如何通過融閤過程相互校正。 提供有效的誤差分析方法和仿真工具，幫助讀者量化和評估組閤導航係統的整體精度。 第七章 傳感器標定與校準技術： 強調傳感器標定在組閤導航係統中至關重要的作用。 詳細介紹GNSS接收機的性能測試與校準方法。 係統講解IMU的靜態標定（如零偏、尺度因子、軸不對準的測量）和動態標定（如通過多自由度轉颱或實際運動軌跡進行標定）。 探討GNSS/INS之間的相對姿態和位置標定方法，這是實現高精度組閤導航的關鍵步驟。 分析在綫標定技術在提高係統長期穩定性和適應性方麵的應用。 第三部分：應用與發展 第八章 GNSS/INS組閤導航在車輛導航中的應用： 詳細分析車輛導航的特點，如高動態、易受隧道和城市峽榖影響等。 闡述GNSS/INS組閤導航如何剋服GNSS信號丟失問題，提供連續可靠的定位信息。 探討車輛導航中常用的算法（如RTK-INS, PPP-INS），以及針對車輛運動特性設計的專用濾波算法。 展示在ADAS（高級駕駛輔助係統）和自動駕駛中GNSS/INS組閤導航的關鍵作用。 第九章 GNSS/INS組閤導航在航空與無人機領域的應用： 分析航空器和無人機導航對精度、穩定性和可靠性的極高要求。 闡述GNSS/INS組閤導航在飛行控製、航跡保持、自主起降等方麵的應用。 討論低成本IMU在無人機導航中的融閤策略，以及如何通過算法彌補傳感器性能的不足。 介紹在GNSS信號受限或失效（如電子對抗）環境下，INS在短時導航中的關鍵作用。 第十章 GNSS/INS組閤導航在機器人與測繪中的應用： 探討在機器人移動導航、SLAM（同步定位與地圖構建）中GNSS/INS組閤導航的角色。 分析其在室內外一體化導航、精準農業、測繪測量（如無人機測繪、形變監測）中的應用。 介紹如何將GNSS/INS組閤與激光雷達、視覺傳感器等其他傳感器融閤，實現更魯棒、更精密的導航定位。 第十一章 新技術與未來發展趨勢： 介紹新興的GNSS技術，如多頻多模GNSS、低成本傳感器的高精度化等。 探討INS技術的發展，如微機電係統（MEMS）IMU的性能提升、光縴陀螺和激光陀螺的應用。 展望AI與機器學習在GNSS/INS組閤導航中的應用，如智能誤差建模、自適應濾波、異常檢測等。 討論抗乾擾、抗欺騙導航技術的研究進展。 分析下一代組閤導航係統可能的發展方嚮，如融閤更多傳感器信息、實現更高層次的自主性和魯棒性。 三、 目標讀者與價值體現 《GNSS慣性導航組閤（第三版）》麵嚮的對象廣泛，包括但不限於： 高校學生與科研人員：為相關專業（如測繪工程、導航製導與控製、自動化、電子工程、計算機科學等）的學生提供係統紮實的理論基礎和前沿研究方嚮。 工程技術人員與研發工程師：為從事GNSS、INS、組閤導航係統設計、開發、集成和應用的工程師提供實用的技術指導和工程解決方案。 産品開發者與項目管理者：幫助其瞭解組閤導航技術的最新發展和應用潛力，為産品規劃和項目決策提供依據。 對組閤導航技術感興趣的從業者：為希望深入瞭解該領域技術細節、掌握核心算法、提升專業技能的各類人士提供寶貴的學習資源。 本書的價值在於： 1. 係統性與前瞻性：內容全麵覆蓋GNSS/INS組閤導航的理論、算法、應用和發展，兼具係統性和前瞻性。 2. 理論與實踐結閤：深入淺齣地講解理論知識，並輔以大量工程實踐案例和技術細節，易於理解和應用。 3. 權威性與時效性：第三版內容更新緊跟技術前沿，匯聚瞭領域內最新的研究成果和技術動態。 4. 問題導嚮性：聚焦於解決實際工程問題，幫助讀者掌握應對復雜導航環境和挑戰的有效方法。 5. 深度與廣度兼備：既有對基礎原理的深入剖析，也有對多應用場景的廣泛覆蓋，為讀者提供一個完整的知識圖譜。 總而言之，《GNSS慣性導航組閤（第三版）》是一部集理論深度、技術廣度和工程實用性於一體的力作，是 GNSS 和 INS 組閤導航領域專業人士不可多得的參考書籍和知識寶庫，必將為推動相關領域的技術進步和産業發展貢獻重要力量。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸 GNSS 慣性導航領域的學生，正在為撰寫我的畢業論文而搜集資料。《GNSS 慣性導航組閤 (第3版)》是我在圖書館隨機翻到的，它的書名引起瞭我的好奇。我希望這本書能夠從基礎概念齣發，逐步深入，讓我能夠理解 GNSS 和慣性導航各自的原理，以及它們為什麼要進行組閤。我特彆希望書中能清晰地講解常用的組閤導航模型，比如串聯組閤和並聯組閤，以及它們在不同應用場景下的優缺點。如果書中能對卡爾曼濾波（KF）、擴展卡爾曼濾波（EKF）等在導航領域中的應用進行詳細的推導和解釋，並給齣一些簡單的仿真實例，那對我理解這些核心算法將非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在高校從事導航技術研究的教師，我一直在尋找能夠係統性地更新課程內容，並且能夠激發學生科研興趣的教材。《GNSS 慣性導航組閤 (第3版)》對我而言，可能是一次絕佳的機會。我非常期待書中能夠深入探討慣性導航係統在不同運動模態下的誤差特性，比如在高速、大角速度、載體姿態劇烈變化的場景下，慣性測量單元（IMU）的誤差如何影響組閤導航的整體精度，以及如何通過先進的誤差補償模型來 mitigate 這些影響。此外，如果書中能夠對不同時鍾同步技術（如硬件同步、軟件同步）在 GNSS 和 INS 數據融閤過程中的重要性進行詳細闡述，並給齣相應的實現方法，將對教學和科研具有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名希望將 GNSS 慣性導航技術應用於無人係統（如無人機、無人車）的工程師來說，理論的深度固然重要，但實操性和工程應用價值更是關鍵。我希望《GNSS 慣性導航組閤 (第3版)》能夠在這方麵給我帶來驚喜。具體來說，書中是否能包含針對不同硬件平颱（如低成本 IMU 與高精度 IMU 的組閤）的適應性設計，以及不同 GNSS 接收機（如單頻、多頻、RTK）配置下的組閤導航性能評估。我尤其關注書中所提及的實時性處理能力，以及在嵌入式係統中的實現建議。如果書中能提供一些經過驗證的算法流程、僞代碼，甚至是一些可供參考的案例研究，那將極大地縮短我們在實際開發過程中摸索的時間，直接解決我們麵臨的工程挑戰，讓我們能更快地將先進的導航技術落地。

評分☆☆☆☆☆

長久以來， GNSS 信號的可靠性問題一直是製約其發展的瓶頸，尤其是在城市峽榖、隧道、室內等 GNSS 信號弱或缺失的環境。《GNSS 慣性導航組閤 (第3版)》的齣版，讓我看到瞭解決這些難題的希望。我期待書中能夠詳盡地分析 GNSS 信號質量對組閤導航精度的影響，並提齣有效的抗乾擾策略。例如，書中是否能對如何利用慣性導航數據來填補 GNSS 信號空缺時段的策略進行深入探討，並評估這些策略在不同信號中斷長度下的性能錶現？我更希望書中能涵蓋一些新興的組閤導航技術，比如融閤視覺裏程計（VIO）或激光雷達（LiDAR）的稠密融閤方法，以及這些方法在提升導航的連續性和精度方麵的潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為 GNSS 慣性導航領域的研究者和實踐者們注入瞭一劑強心針。作為該領域的深度探索者，我一直密切關注著新理論、新算法以及它們在實際應用中的突破。《GNSS 慣性導航組閤 (第3版)》的齣現，讓我眼前一亮。從目錄結構上看，它似乎比前兩個版本更加全麵和係統。我特彆期待書中對最新濾波算法，比如基於優化理論的無跡卡爾曼濾波（UKF）或粒子濾波（PF）在復雜動態環境下的性能分析，以及它們在提升導航精度和魯棒性方麵的具體實現細節。此外，對於 GNSS 信號丟失、多徑效應等常見乾擾下的慣性導航解算策略，書中是否能提供更具創新性的解決方案，也是我關注的重點。