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] Mohinder S.Grewal，Angus P.Andrews，Chris G.Bartone 著，陳軍 等，陳軍 等 譯

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

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121278754

版次：3

商品編碼：11893195

包裝：平裝

叢書名： 衛星定位與導航係列叢書

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：476

字數：761600

正文語種：中文

內容簡介

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。

作者簡介

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。

目錄

第1章 緒論 1
1．1 導航 1
1．1．1 與導航相關的技術 1
1．1．2 導航模式 2
1．2 GNSS綜述 3
1．2．1 GPS 3
1．2．2 全球軌道導航衛星係統（GLONASS） 4
1．2．3 伽利略（Galileo）係統 5
1．2．4 北鬥（BeiDou-2）衛星導航係統 7
1．3 慣性導航綜述 8
1．3．1 理論基礎 8
1．3．2 慣性傳感器技術 9
1．4 GNSS/INS組閤綜述 23
1．4．1 卡爾曼濾波器的作用 23
1．4．2 實現 24
1．4．3 應用 24
習題 25
參考文獻 25
第2章 衛星導航係統基礎 28
2．1 導航係統研究 28
2．1．1 不同於GNSS的係統 28
2．1．2 比較準則 28
2．2 衛星導航 29
2．2．1 衛星軌道 29
2．2．2 導航解算（二維實例） 30
2．2．3 衛星選擇和精度因子 32
2．2．4 DOP的計算實例 35
2．3 時間與GPS 37
2．3．1 協調世界時（UTC）的産生 37
2．3．2 GPS係統時 37
2．3．3 接收機UTC的計算 37
2．4 例子：無誤差時用戶位置計算 38
2．4．1 用戶位置計算 38
2．4．2 用戶速度計算 40
習題 41
參考文獻 42
第3章 慣性導航基礎 44
3．1 本章重點 44
3．2 基本術語 44
3．3 慣性傳感器誤差模型 47
3．3．1 零均值隨機誤差 48
3．3．2 固定型誤差 49
3．3．3 傳感器誤差穩定性 50
3．4 傳感器校準和補償 50
3．4．1 傳感器偏差、尺度因子和錯位 51
3．4．2 其他校準參數 52
3．4．3 校準參數的不穩定性 54
3．4．4 GNSS之前的輔助傳感器 54
3．4．5 傳感器性能範圍 55
3．5 地球模型 55
3．5．1 陸地導航坐標係 56
3．5．2 地球鏇轉 56
3．5．3 重力模型 57
3．6 硬件實現方法 62
3．6．1 平衡環係統的實現方法 63
3．6．2 浮颱係統的實現方法 65
3．6．3 鏇轉木馬及分度法 65
3．6．4 捷聯係統 66
3．6．5 捷聯係統的鏇轉木馬及分度 66
3．7 軟件實現方法 67
3．7．1 一維的例子 67
3．7．2 九維的初始化 68
3．7．3 平衡環姿態的實現 71
3．7．4 平衡環導航的實現 72
3．7．5 捷聯姿態的實現 73
3．7．6 捷聯導航的實現 79
3．7．7 導航計算機和軟件的需求 81
3．8 INS性能標準 82
3．8．1 自由慣性運行 82
3．8．2 INS性能度量 82
3．8．3 性能級彆 83
3．9 測試和評估 83
3．9．1 實驗室測試 84
3．9．2 現場測試 84
3．10 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 88
4．1 原有GPS信號的成分、用途和特徵 88
4．1．1 原有GPS信號的數學信號模型 88
4．1．2 導航數據格式 91
4．1．3 GPS衛星位置的計算 94
4．1．4 C/A碼及其性能 99
4．1．5 P(Y)碼及其特性 104
4．1．6 L1和L2載波 105
4．1．7 發射功率電平 106
4．1．8 自由空間及其他損耗因子 106
4．1．9 接收信號功率 106
4．2 GPS的現代化 107
4．2．1 從現代化中受益的領域 107
4．2．2 GPS現代化改進的基本內容 108
4．2．3 L2民用（L2C）信號 109
4．2．4 L5信號 109
4．2．5 M碼 111
4．2．6 L1C信號 112
4．2．7 GPS衛星係列 113
4．2．8 GPS III 113
4．3 GLONASS信號結構和特徵 113
4．3．1 頻分多址（FDMA）信號 114
4．3．2 CDMA現代化 115
4．4 GALILEO係統（GALILEO） 115
4．4．1 星座和服務等級 116
4．4．2 導航數據和信號 116
4．5 北鬥係統 117
4．6 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 123
5．1 應用 123
5．2 GNSS天綫性能特點 123
5．2．1 尺寸和成本 123
5．2．2 頻率和帶寬 123
5．2．3 輻射圖特性 124
5．2．4 天綫極化和軸比 125
5．2．5 GNSS天綫的指嚮、效率和增益 127
5．2．6 天綫阻抗、駐波比和迴波損耗 128
5．2．7 天綫帶寬 129
5．2．8 天綫噪聲係數 130
5．3 GNSS天綫設計的電磁計算模型（CEM） 131
5．4 GNSS天綫技術 132
5．4．1 偶極子GNSS天綫 132
5．4．2 GNSS貼片天綫 132
5．4．3 勘測級/參考GNSS天綫 139
5．5 自適應相控陣天綫原理 141
5．5．1 數字波束形成自適應天綫陣公式 143
5．5．2 STAP 145
5．5．3 SFAP 145
5．5．4 自適應相控陣天綫的結構 145
5．5．5 自適應相控陣天綫的優點 146
5．6 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 153
6．1 接收機設計的選擇 153
6．1．1 GNSS所支持的應用 153
6．1．2 單頻或多頻支持 153
6．1．3 通道數 154
6．1．4 碼型選擇 155
6．1．5 差分性能 155
6．1．6 輔助輸入 156
6．2 接收機結構 157
6．2．1 射頻（RF）前端 157
6．2．2 下變頻及中頻放大 159
6．2．3 模數轉換與自動增益控製 160
6．2．4 基帶信號處理 161
6．3 信號捕獲與跟蹤 161
6．3．1 對用戶位置的假定 162
6．3．2 關於可視衛星的假定 162
6．3．3 信號多普勒估計 162
6．3．4 在頻率和C/A碼相位範圍內搜索信號 163
6．3．5 信號檢測與確認 166
6．3．6 碼跟蹤環 168
6．3．7 載波相位跟蹤環 172
6．3．8 位同步 175
6．3．9 數據位解調 175
6．4 用戶解算所需信息的提取 176
6．4．1 信號發射時間信息 176
6．4．2 衛星位置和速度的星曆數據 176
6．4．3 利用碼相位的僞距測量公式 177
6．4．4 利用載波相位的測量 178
6．4．5 載波多普勒測量 179
6．4．6 積分多普勒測量 180
6．5 僞距、載波相位和頻率估計的理論考慮 181
6．5．1 碼相位測量的理論誤差限 182
6．5．2 載波相位測量的理論誤差限 182
6．5．3 頻率測量的理論誤差限 183
6．6 高靈敏度A-GPS係統 185
6．6．1 輔助數據如何改進接收機性能 185
6．6．2 高靈敏度接收機的影響因素 188
6．7 軟件無綫電（SDR）方法 190
6．8 僞衛星的考慮 190
習題 191
參考文獻 193
第7章 GNSS數據誤差 197
7．1 數據誤差 197
7．2 電離層傳播誤差 197
7．2．1 電離層延遲模型 198
7．2．2 GNSS SBAS電離層算法 200
7．3 對流層傳播誤差 207
7．4 多徑問題 208
7．5 多徑抑製方法 210
7．5．1 空間處理技術 210
7．5．2 時域處理技術 212
7．5．3 多徑消除技術MMT 215
7．5．4 時域方法的性能 222
7．6 多徑消除的理論極限 224
7．6．1 估計理論方法 224
7．6．2 MMSE估計器 225
7．6．3 多徑建模誤差 225
7．7 星曆數據誤差 225
7．8 星載時鍾誤差 226
7．9 接收機時鍾誤差 227
7．10 選擇可用性誤差 228
7．11 誤差預估計 228
習題 229
參考文獻 230
第8章 差分GNSS 233
8．1 簡介 233
8．2 局域差分GNSS（LADGNSS）、廣域差分GNSS（WADGNSS）和
天基增強係統（SBAS） 233
8．2．1 LADGNSS 233
8．2．2 WADGNSS 234
8．2．3 SBAS 234
8．3 GEO L1L5信號 238
8．3．1 概述 238
8．3．2 GEO上行鏈路子係統類型1（GUST）控製環 240
8．4 GUS時鍾控製算法 244
8．4．1 接收機時鍾誤差的確定 246
8．4．2 時鍾驅動控製定律 247
8．5 GEO軌道的確定（OD） 249
8．6 地基增強係統（GBAS） 254
8．6．1 區域增強係統（LAAS） 254
8．6．2 聯閤精密進近著陸係統（JPALS） 254
8．6．3 增強的遠距離導航（eLoran） 255
8．7 基於相對測量的DGNSS 255
8．7．1 碼差分測量 255
8．7．2 載波相位差分測量 256
8．7．3 利用雙差測量的定位 258
8．8 GNSS精確單點定位服務及産品 259
8．8．1 國際GNSS服務（IGS） 259
8．8．2 持續運行的參考站（CORS） 259
8．8．3 GPS推斷定位係統（GIPSY）和軌道分析仿真軟件（OASIS） 259
8．8．4 澳大利亞的在綫式GPS處理係統（AUPOS） 260
8．8．5 Scripps坐標更新工具（SCOUT） 260
8．8．6 在綫定位用戶服務（OPUS） 260
習題 261
參考文獻 261
第9章 GNSS和GEO信號完好性 264
9．1 引言 264
9．1．1 距離比較法 265
9．1．2 最小二乘法 265
9．1．3 等價法 266
9．2 SBAS和GBAS完好性設計 267
9．2．1 SBAS誤差源和完好性威脅 268
9．2．2 與GNSS相關的誤差 269
9．2．3 與GEO相關的誤差 271
9．2．4 接收機和測量處理誤差 271
9．2．5 估計誤差 272
9．2．6 與完好性界限相關的誤差 273
9．2．7 GEO上行鏈路誤差 274
9．2．8 完好性威脅的消除 274
9．3 SBAS實例 279
9．4 總結 281
9．5 未來：GIC 281
習題 281
參考文獻 281
第10章 卡爾曼濾波 284
10．1 簡介 284
10．1．1 什麼是卡爾曼濾波器 284
10．1．2 卡爾曼濾波器如何工作 285
10．1．3 如何應用卡爾曼濾波器 286
10．2 卡爾曼濾波器修正更新 287
10．2．1 卡爾曼增益推導 287
10．2．2 利用卡爾曼增益的估計修正 295
10．2．3 用於使用測量值的協方差修正 295
10．3 卡爾曼濾波器預測更新 295
10．3．1 連續時間隨機係統 295
10．3．2 離散時間隨機係統 300
10．3．3 離散時間狀態空間模型 301
10．3．4 動態擾動噪聲分布矩陣 302
10．3．5 預測器方程 302
10．4 卡爾曼濾波方程總結 303
10．4．1 基本方程 303
10．4．2 常用術語 303
10．4．3 數據流圖 304
10．5 對時間相關噪聲的適應性 305
10．5．1 相關噪聲模型 305
10．5．2 傳感器噪聲的經驗模型 307
10．5．3 增廣狀態嚮量 309
10．6 非綫性和自適應的實現 310
10．6．1 綫性近似誤差的評估 310
10．6．2 非綫性動態 315
10．6．3 非綫性傳感器 315
10．6．4 綫性卡爾曼濾波 316
10．6．5 擴展卡爾曼濾波 317
10．6．6 自適應卡爾曼濾波 318
10．7 卡爾曼-布西濾波器（KALMAN-BUCY FILTER） 319
10．7．1 實現方程 320
10．7．2 卡爾曼-布西濾波器參數 320
10．8 GNSS主載體跟蹤濾波器 321
10．8．1 載體跟蹤濾波器 321
10．8．2 信息的動態稀釋 321
10．8．3 載體跟蹤專用濾波器 323
10．8．4 載體跟蹤濾波器比較 332
10．9 其他實現方法 334
10．9．1 斯密特-卡爾曼次優濾波 334
10．9．2 串行測量處理 337
10．9．3 改進數值穩定性 338
10．9．4 卡爾曼濾波器監控 341
10．10 總結 345
習題 345
參考文獻 347
第11章 慣性導航係統誤差分析 350
11．1 本章重點 350
11．2 導航解中的誤差 351
11．2．1 9個核心INS誤差變量 351
11．2．2 用於INS誤差分析的坐標係 351
11．2．3 模型變量和參數 352
11．2．4 動態耦閤機製 356
11．3 導航誤差動力學 358
11．3．1 速度積分産生的誤差動態 359
11．3．2 重力計算産生的誤差動態 360
11．3．3 科裏奧利加速度引起的誤差動態 361
11．3．4 離心加速度引起的誤差動態 362
11．3．5 地球速率調平引起的誤差動態 363
11．3．6 速度調平引起的誤差動態 363
11．3．7 加速度和錯位引起的誤差動態 364
11．3．8 所有效應的綜閤模型 365
11．3．9 垂直導航不穩定性 367
11．3．10 舒勒振蕩 371
11．3．11 核心模型的校驗與調整 372
11．4 慣性傳感器噪聲 373
11．5 傳感器補償誤差 374
11．5．1 概述 374
11．5．2 傳感器補償誤差模型 375
11．6 軟件源 379
11．7 總結 380
習題 381
參考文獻 382
第12章 GNSS/INS組閤 383
12．1 本章重點 383
12．1．1 目標 383
12．1．2 內容順序 384
12．2 GNSS/INS組閤綜述 384
12．2．1 曆史背景 384
12．2．2 鬆/緊分級 385
12．2．3 統一導航模型 387
12．3 GNSS/INS組閤的統一模型 388
12．3．1 GNSS誤差模型 388
12．3．2 INS誤差模型 390
12．3．3 GNSS/INS 391
12．4 性能分析 393
12．4．1 動態仿真模型 393
12．4．2 結果 394
12．5 其他組閤問題 397
12．5．1 天綫/ISA偏移修正 397
12．5．2 軌跡對性能的影響 398
12．6 總結 399
習題 400
參考文獻 400
附錄A 軟件 401
A．1 軟件源 401
A．2 第3章的軟件 401
A．3 第4章的軟件 402
A．4 第7章的軟件 402
A．5 第10章的軟件 402
A．6 第11章的軟件 403
A．7 第12章的軟件 404
A．8 曆書/星曆數據源 404
附錄B 坐標係統及其變換 405
B．1 坐標變換矩陣 405
B．1．1 符號 405
B．1．2 定義 405
B．1．3 單位坐標嚮量 406
B．1．4 方嚮餘弦 406
B．1．5 坐標變換閤成 407
B．2 慣性基準方嚮 407
B．3 取決於應用的坐標係 407
B．3．1 笛卡兒坐標和極坐標 408
B．3．2 天體坐標係 408
B．3．3 衛星軌道坐標係 409
B．3．4 ECI坐標係 410
B．3．5 ECEF坐標係 410
B．3．6 橢球麯率半徑 417
B．3．7 本地切平麵（LTP）坐標係 417
B．3．8 RPY坐標係 420
B．3．9 載體姿態的歐拉角 420
B．3．10 GNSS導航坐標係 422
B．4 坐標係變換模型 424
B．4．1 歐拉角 424
B．4．2 鏇轉嚮量 425
B．4．3 方嚮餘弦矩陣 438
B．4．4 四元數 442
B．5 鏇轉坐標係中的牛頓力學 446
B．5．1 鏇轉坐標係 446
B．5．2 矩陣乘積的時間微分 447
B．5．3 離心和科裏奧利加速度求解 447
縮略語 448

前言/序言

譯 者 序

導航是保障人類交通及軍事活動的重要手段。從19世紀中期開始，慣性導航技術經曆100多年的時間，目前已發展成為一種涉及多學科的綜閤性尖端技術。衛星導航從20世紀60年代齣現後，展現瞭巨大的優越性，加速發展的勢頭至今不減。兩種導航的組閤應用能夠充分發揮兩者的優勢，是當前導航領域的一個研究熱點，也是譯者所在的導航技術實驗室非常感興趣的一個技術方嚮。

對導航技術感興趣的眾多科技人員和院校學生非常需要一些提供導航基礎理論並關注技術應用設計方麵的參考書籍。我們是一群從事導航技術研究、應用與測試的技術人員。在學習和工作過程中，我們確實感覺到參考與交流的重要性，找到閤適的技術參考資料，學習和工作的效率會大大提高。因此，我們將自己在科研試驗中的工作經驗和研究成果進行總結歸納，撰寫齣版瞭《通信對抗裝備試驗》（含衛星導航乾擾內容）、《衛星導航定位與抗乾擾技術》等涉及導航技術的著作。同時，結閤自身的應用感受，我們將自己參考過的一些外文技術書籍進行瞭翻譯，包括《GPS軟件接收機基礎》、《高速傳感器輔助導航》和《GPS慣性導航組閤》等，這些都是我們認為比較有特色的書籍。它們被實驗室用作進行導航技術學習和訓練的係列教材，反映較好；同時，這些書籍齣版後，得到瞭廣大讀者的肯定和鼓勵，這也成為我們翻譯本書的重要動力來源。

本書的特點在於其基礎理論知識講述透徹，技術應用方法思路清晰。對衛星導航基礎知識的書籍而言，有關慣性導航基礎知識的書籍要少得多，本書恰恰對衛星導航和慣性導航的基本原理都講述得非常清楚。在技術應用方麵，原書作者對衛星導航和慣性導航誤差進行瞭深入分析，對卡爾曼濾波及實現組閤導航的若乾技術問題進行瞭建模分析，對應用理論知識解決實際問題時的技術思路具有示範意義。本書是一本適閤高等院校相關專業師生教學參考和相關領域科研人員閱讀的書籍。

本書內容主要圍繞衛星導航與慣性導航的原理及其組閤導航技術展開，注重從理論基礎引嚮係統設計方法。書中主要介紹瞭GNSS和INS的基本理論，詳細分析瞭如何對GNSS和INS組閤實施有效的卡爾曼濾波，從而提高導航定位精度，提供瞭INS運行所必需的數學模型、卡爾曼濾波的MATLAB實現算法及GNSS/INS組閤仿真的MATLAB實現。

本書以《GPS慣性導航組閤》為基礎，並根據GNSS/INS技術的重要進步和審閱者及讀者的一些建議，增加瞭GNSS係統的升級和其他當前正在開發的係統的有關進展以及GNSS/INS組閤等方麵的內容。

本書由陳軍、餘金峰、紀學軍、安新源、孫吉、趙彬和雲超翻譯。參加翻譯的還有李飛、王大明、崔建勇、蘆秀偉、商嚮永、餘輝、竇賽、李星和張耀春等。本書由中國電子科技集團第五十四所副所高曉濱研究員主審。

易翔和梁高波等參與瞭本書上一版《GPS慣性導航組閤》的翻譯工作，黃靜華、郭偉鋒、黃璞和李鵬等對本書的校對做瞭大量工作，××重點實驗室主任××研究員對譯稿進行瞭仔細審閱並提齣瞭許多寶貴意見，在此謹緻深切謝意。

原書所配光盤中的內容，讀者可以登錄華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）注冊後免費進行下載。

由於譯者水平有限，書中難免存在錯誤和不足之處，懇請讀者批評指正。

譯 者

緻 謝

我們感謝剋萊爾濛特研究生大學的John Angus教授、加利福尼亞大學河濱分校的Jay A. Farrell和New Brunswick大學的Richard B. Langley在本書的編寫和齣版過程中所給予的幫助。感謝雷神公司的Laura A. 女士在第8章（差分GNSS）和MATLAB程序代碼方麵提供的專業性幫助。特彆要感謝加利福尼亞州立大學的Larry Weill博士在第7章抗多徑算法方麵所做的貢獻。

A. P. A.感謝莫斯科航空研究院的Andrey Podkorytov對施密特-卡爾曼濾波器的修改；感謝來自Northrop Grumman的Randall Core和來自C. S. Draper實驗室的Michael Ash對慣性傳感器技術IEEE初步標準方麵的工作；感謝GPSoft公司的Michael Braasch博士提供的GPSoft INS和GPS MATLAB工具箱的評估版；感謝Jeff Schmit博士和Robert F. Nease博士，他們分彆作為工程部原副總裁和自動控製部首席科學傢，提供瞭關於早期慣性導航的相關信息；感謝Edward H. Martin提供瞭關於GPS/INS組閤導航早期曆史的相關信息；感謝Helen Boltinghouse女士提供瞭關於其已故丈夫Joseph C. Boltinghouse的個人迴憶錄。

C. G. B.感謝俄亥俄大學及其優秀教職員和學生們，在這些年中，作者和他們在教學和研究中進行瞭愉快的互動交流。在這樣良好的環境下，他能夠開展廣泛的研究，並將這些研究成果撰寫齣版。還要感謝NovAtel公司的Pat Fenton和Samantha Poon、Sensor Systems公司的Dave Brooks、Roke公司的James Horne及u-blox公司的Herbert Blaser，感謝他們提供瞭天綫方麵的信息。

齣 版 說 明

對定位和導航的需求伴隨著人類文明的發展史，進入21世紀以來，人類社會對這種需求卻從未像今天這樣迫切。定位和導航技術在國防和軍事上的重要性不言而喻，同時在民用領域也已經展現瞭巨大的應用前景和廣闊的商業市場，勢必在不遠的將來改變我們每個人的思維方式和生活習慣。隨著現代科學技術的發展，尤其是通信、航天和半導體技術的飛速發展，基於衛星的無綫電導航係統已經成為目前主流的定位和導航係統的係統架構。目前，全世界已經投入運行的衛星定位和導航係統有美國的GPS和俄羅斯的GLONASS，正在發展的有歐盟的伽利略係統和中國的北鬥衛星導航係統。從係統構成的角度分析，基於衛星的定位和導航係統主要由空間衛星網絡、地麵控製中心和用戶終端構成；從技術的角度分析，衛星定位和導航係統包括衛星姿態控製、衛星通信、原子鍾技術、控製理論、微電子技術、係統狀態參數估計和測繪測量等諸多現代科技分支。總體而言，基於衛星的定位和導航係統是現代科技多分支的有機結閤，體現瞭一個國傢的綜閤技術實力，是當前世界大國和主要利益集團之間競相發展和競爭的熱點科技領域。

在這樣的背景下，為瞭推進祖國衛星定位和導航技術的快速發展，同時共享世界上已經成熟的相關理論和應用，我們攜手業界知名專傢和相關技術人員，藉鑒瞭在學術界和工業界都已經成熟的衛星定位和導航理論，注重實際經驗的總結與提煉，策劃齣版瞭這套麵嚮21世紀的“衛星定位與導航係列叢書”。本套叢書中除瞭有國內專傢、學者創作的技術專著外，還包括我們精挑細選從國外引進的一些精品圖書。叢書的作、譯者都是當今站在衛星定位和導航技術前沿的專傢、學者及相關技術人員，叢書凝聚瞭他們在理論研究和實踐工作中的大量經驗和體會，以及電子工業齣版社編輯的心血和汗水。叢書立足於衛星定位和導航係統中所涉及的最新和成熟技術，以實用性、工具性、可讀性強為特色，注重讀者在實際工作和學習中最關心的問題，涵蓋瞭從初學者到具有一定水平的工程技術開發人員和學術研究人員的不同需求，對衛星定位和導航技術的基本概念、多學科的技術細節和實現，以及未來技術展望進行瞭深入淺齣的翔實論述。其宗旨是將衛星定位和導航技術中最實用的知識、最經典的技術應用奉獻給業界的廣大讀者，使讀者通過閱讀本套叢書得到某種啓示，在日常工作中有所藉鑒。

本套叢書的讀者定位於衛星定位和導航相關産業的工程技術人員、技術管理人員，高等院校相關專業的高年級本科生、研究生，以及所有對衛星定位和導航技術感興趣的人。

在本套叢書的編輯齣版過程中，我們得到瞭業界許多專傢、學者的鼎力相助，叢書的作、譯者為之付齣瞭大量的心血，對此，我們錶示衷心感謝！同時，也熱切歡迎廣大讀者對本套叢書提齣寶貴意見和建議，或推薦其他優秀的選題（E-mail：mariams@phei.com.cn），以幫助我們在未來的日子裏，為廣大讀者及時推齣更多、更好的衛星定位和導航技術類優秀圖書。

電子工業齣版社

2015年12月

GNSS慣性導航組閤（第3版）：融閤尖端技術，引領精準定位新時代 在當今高度互聯和智能化的世界裏，精確可靠的定位能力已成為各行各業不可或缺的基礎。從自動駕駛汽車的行駛安全，到無人機的高效作業，再到航空航天領域的精密測控，以及地球科學的深入探索，無不依賴於先進的導航定位技術。全球導航衛星係統（GNSS）以其廣闊的覆蓋範圍和全球性的服務，為我們提供瞭基本的空間參考框架。然而，GNSS信號在室內、城市峽榖、地下等環境中會受到遮擋、多徑效應等影響，導緻定位精度下降甚至中斷。慣性導航係統（INS）則憑藉其獨立於外部信號的自主工作能力，能夠提供連續、高頻的姿態和運動信息。將GNSS的絕對位置信息與INS的相對運動信息進行緊密融閤，便構成瞭GNSS慣性導航組閤（GNSS/INS）。本書《GNSS慣性導航組閤（第3版）》正是聚焦於這一關鍵技術領域，深入剖析其原理、方法、算法、實現與應用，為廣大研究者、工程師和技術愛好者提供一本全麵、深入且前沿的參考著作。 本書內容概述： 《GNSS慣性導航組閤（第3版）》並非簡單地堆砌零散的知識點，而是係統性地構建起一個完整的GNSS/INS技術知識體係。本書在繼承前兩版精華的基礎上，根據近年來GNSS/INS領域取得的突破性進展和新興應用需求，對內容進行瞭大幅度的更新和拓展，力求全麵反映該領域的最新研究成果和工程實踐。 第一部分：基礎理論與核心技術 GNSS基礎： 本部分將從GNSS的基本原理講起，詳細介紹當前主流的GNSS係統（如GPS、GLONASS、Galileo、北鬥）的衛星星座構型、信號結構、測量模型以及誤差源分析。特彆地，將重點闡述差分GNSS（DGNSS）、實時動態差分GNSS（RTK）等高精度定位技術，以及多頻多模GNSS接收機的最新發展趨勢。本書將深入探討GNSS信號的傳播特性、大氣延遲（電離層和對流層）、多路徑效應、接收機噪聲等對定位精度的影響，並介紹相應的誤差建模與補償方法。對於用戶而言，理解這些基礎原理是進行後續係統設計和算法開發的前提。 慣性導航係統（INS）基礎： 本部分將係統介紹INS的基本原理，包括慣性測量單元（IMU）的構成（陀螺儀和加速度計）、測量誤差特性（零偏、比例因子、噪聲、尺度因子不一緻性等）。重點將放在INS的數據處理流程，例如加速度計和陀螺儀的量測到姿態、速度和位置的推導過程，以及誤差傳播模型。我們將詳細講解慣性導航中的核心算法，如四元數、歐幾胺等姿態錶示方法，以及歐拉積分、龍格-庫塔法等數值積分方法。此外，還會深入分析INS的固有誤差纍積特性，為理解其與GNSS的融閤必要性奠定基礎。 GNSS/INS組閤導航原理： 這是本書的核心內容之一。我們將詳細講解GNSS和INS是如何進行信息融閤的，以及為什麼需要這種融閤。重點將放在介紹各種組閤導航的濾波算法，包括： 卡爾曼濾波（KF）及其變種： 詳細介紹擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）在GNSS/INS組閤導航中的應用。深入分析狀態嚮量的設計、過程模型和量測模型的建立，以及濾波器參數的調優。 粒子濾波（PF）： 針對非綫性、非高斯係統，探討粒子濾波在GNSS/INS組閤導航中的優勢和應用。 緊耦閤與鬆耦閤： 詳細闡述緊耦閤（GNSS原始僞距/載波相位測量值與INS測量值直接融閤）和鬆耦閤（GNSS解算齣的位置/速度信息與INS測量值融閤）兩種主要融閤架構的原理、特點、優勢和劣勢。針對不同應用場景，分析選擇哪種耦閤方式更為閤適。 第二部分：核心算法與先進技術 數據預處理與誤差補償： 在進行GNSS/INS組閤導航之前，對原始測量數據進行有效的預處理至關重要。本部分將詳細介紹GNSS數據的質量評估、剔除異常值、多徑效應的抑製和補償。對於INS數據，將重點講解IMU的標定方法（靜態標定、動態標定），包括零偏、尺度因子、軸不對齊等參數的精確標定，以及如何根據標定結果進行數據補償。 高精度GNSS/INS組閤導航技術： 隨著高精度定位需求的不斷提升，本書將深入探討當前前沿的高精度GNSS/INS組閤導航技術： RTK/PPP-RTK與INS組閤： 詳細介紹如何將RTK（實時動態差分）和PPP-RTK（精密單點定位-實時動態差分）技術與INS進行融閤，以實現厘米級甚至毫米級的定位精度。分析RTK/PPP-RTK提供的固定解/模糊度解在組閤導航中的應用，以及如何處理模糊度固定失敗的情況。 視覺-慣性組閤（VIO）與GNSS/INS融閤： 探討將視覺信息（來自攝像頭）與INS進行融閤，進而與GNSS融閤的多源融閤導航技術。分析VIO在GNSS信號不可用時的作用，以及如何實現GNSS-INS-VIO的聯閤優化。 激光雷達-慣性組閤（LIO）與GNSS/INS融閤： 介紹激光雷達點雲數據與INS的融閤，以及與GNSS的聯閤。分析LIO在構建高精度地圖和高精度定位中的作用。 IMU姿態與角速度測量技術的最新進展： 介紹MEMS IMU、光縴陀螺（FOG）、激光陀螺（RLG）等不同類型IMU的性能特點和誤差機理。探討高動態場景下IMU的性能挑戰，以及新型IMU技術（如高精度MEMS、固態陀螺等）在GNSS/INS組閤導航中的應用前景。 GNSS信號抗乾擾與欺騙檢測： 麵對日益嚴峻的GNSS信號乾擾（如GPS jamming）和欺騙（如GPS spoofing）問題，本書將介紹相關的檢測與抗乾擾技術，以及這些技術如何與INS融閤，提高導航係統的魯棒性。 第三部分：係統實現與應用 GNSS/INS組閤導航係統設計與硬件選型： 從工程實踐的角度齣發，本書將指導讀者如何設計一個完整的GNSS/INS組閤導航係統。包括IMU和GNSS接收機的選型，數據接口與同步，以及硬件平颱的搭建。詳細分析不同性能指標的IMU和GNSS接收機對組閤係統性能的影響。 軟件開發與算法實現： 本部分將提供豐富的軟件開發指導，包括常用的開發語言（如C/C++、Python）、開發框架以及常用的導航定位軟件庫。重點將講解如何高效地實現濾波算法、數據預處理算法等。 典型應用場景分析： 自動駕駛與高級駕駛輔助係統（ADAS）： 詳細闡述GNSS/INS組閤在自動駕駛汽車中的關鍵作用，包括車輛定位、車道保持、路徑規劃、障礙物檢測等。分析在城市道路、高速公路等不同場景下的技術挑戰與解決方案。 無人係統（無人機、無人船、無人車）： 探討GNSS/INS組閤在無人係統自主導航、路徑規劃、精確作業（如測繪、巡檢）等方麵的應用。 機器人導航與SLAM： 分析GNSS/INS組閤在機器人室內外導航、同步定位與地圖構建（SLAM）中的作用，以及如何與視覺、激光雷達等傳感器融閤。 航空航天與地理信息係統： 介紹GNSS/INS組閤在高精度航空器導航、航天器姿態控製、大地測量、地球物理探測、智慧城市建設等領域的應用。 個人導航與可穿戴設備： 探討GNSS/INS組閤在智能手機、智能手錶等消費級設備中的應用，以及如何在功耗和精度之間進行權衡。 麵嚮未來的發展趨勢： 本部分將展望GNSS/INS組閤導航技術的未來發展方嚮，包括： 人工智能（AI）與機器學習在GNSS/INS中的應用： 探討如何利用AI和機器學習技術優化誤差建模、狀態估計、數據融閤以及預測，從而提高係統的性能和魯棒性。 低功耗、低成本GNSS/INS解決方案： 針對日益增長的物聯網和邊緣計算應用，分析如何設計低功耗、低成本的GNSS/INS模塊。 新型傳感器與融閤技術： 展望可能齣現的與GNSS/INS互補的新型導航傳感器，以及更加先進的多傳感器融閤技術。 安全與可靠性： 強調在關鍵應用領域，對GNSS/INS係統安全性、可靠性、韌性的不斷提升需求。 本書的特色與價值： 內容全麵且深入： 涵蓋瞭GNSS/INS組閤導航從基礎理論到前沿技術的完整體係，每個主題都進行瞭深入的剖析。 理論與實踐相結閤： 不僅提供嚴謹的理論推導，還結閤瞭大量的工程實現細節和應用案例。 前沿性： 重點介紹瞭近年來在GNSS/INS領域取得的最新研究成果和技術進展，包括AI融閤、高精度應用等。 易讀性： 語言清晰，邏輯嚴謹，結構閤理，便於讀者循序漸進地學習和掌握。 麵嚮廣泛的讀者群體： 適閤從事導航、定位、控製、通信、測繪、機器人、自動駕駛等領域的科研人員、工程技術人員、研究生以及對該領域感興趣的愛好者。 《GNSS慣性導航組閤（第3版）》將是一本不可多得的權威參考書，它將幫助讀者深入理解GNSS/INS組閤導航技術的精髓，掌握其核心算法，並能夠將其應用於各種實際工程問題中，推動相關領域的技術創新與發展。閱讀本書，您將能夠站在該技術的前沿，洞悉其未來發展趨勢，為您的學術研究或工程實踐提供強大的支持。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的技術書籍，不應該僅僅停留在公式和理論的堆砌，而應該能夠引發讀者的思考，並指導他們解決實際問題。而《GNSS 慣性導航組閤（第3版）》正是這樣一本書。我作為一名在測繪行業工作多年的技術人員，深知 GNSS 和慣性導航組閤的重要性。書中對各種 GNSS 接收機類型（單頻、多頻、RTK、PPP）的優缺點分析，以及它們在不同應用場景下的適用性，都寫得非常到位。更重要的是，它詳細地闡述瞭慣性導航係統如何與 GNSS 進行協同工作，以彌補 GNSS 在短暫信號丟失時的不足，以及提高整體係統的精度和可靠性。書中對係統整體誤差分析的章節，讓我對各種誤差源的産生機製和相互影響有瞭更深刻的理解。例如，對傾斜誤差、動態加速度誤差、溫度漂移等慣性傳感器特有誤差的處理方法，以及如何通過 GNSS 數據進行校準，都寫得非常實在。第3版在這一塊的內容更新尤為突齣，加入瞭許多新的誤差模型和補償策略，以及對更高精度的 GNSS 服務（如 PPP-RTK）與 INS 組閤的探討，這些都緊密地聯係著行業發展的最新動態。這本書就像一位經驗豐富的老專傢，能夠循循善誘地解答我們在實際工作中遇到的各種疑問，為我們指明前進的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我得承認，一開始我對《GNSS 慣性導航組閤（第3版）》抱有一種相當嚴謹的態度，畢竟“慣性導航”這個詞本身就帶著一股高精尖的神秘感。然而，當我翻開這本書，特彆是看到關於慣性傳感器的原理部分時，我徹底被徵服瞭。作者用一種極其生動且具象化的方式，將陀螺儀、加速度計的工作原理娓娓道來，從牛頓定律到歐拉角，再到各種誤差模型（如零偏、尺度因子、軸不對準等）的建模與辨識，仿佛我親身經曆瞭一次傳感器製造和標定的過程。書中對卡爾曼濾波及其變種（如擴展卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波）在慣性導航係統中的應用進行瞭詳盡的闡述，不僅僅是公式的堆砌，更有大量的僞代碼和仿真實例，能夠幫助讀者快速理解並實現這些復雜的算法。我尤其欣賞作者在處理“組閤”問題時的嚴謹邏輯，如何將 GNSS 的絕對位置信息與慣性導航的相對運動信息進行無縫融閤，以達到更高的精度和魯棒性。書中對各種組閤導航架構的分析，包括串聯、並聯、緊耦閤、鬆耦閤等，以及它們各自的優缺點，都為我們在實際工程設計中提供瞭寶貴的參考。對於那些對高精度定位和姿態測量有迫切需求的科研人員和工程師來說，這本書絕對是不可或缺的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書，哦，簡直是 GNSS 慣性導航領域的一座豐碑！作為一名多年的 GNSS 工程師，我一直在尋找一本能真正將理論深度與實踐應用完美結閤的著作，而《GNSS 慣性導航組閤（第3版）》無疑就是那個金標準。從最基礎的 GNSS 原理齣發，它層層深入，將復雜的衛星信號處理、差分技術、多頻點融閤等內容講得清晰透徹。書中對各種 GNSS 接收機硬件架構的分析也尤為精彩，我甚至能想象到那些復雜的芯片和算法在實際工作中是如何協同工作的。更不用說關於多路徑效應、電離層延遲等誤差源的處理，作者不僅列齣瞭它們，更提供瞭多樣的抑製和補償方法，這對於我們這些在復雜環境下工作的工程師來說，簡直是救命稻草。每一章都仿佛是一次精密的理論梳理，伴隨著清晰的數學推導和圖示，讓人在“豁然開朗”的感覺中不斷前進。而且，第3版在許多細節上進行瞭更新，加入瞭更多近年來GNSS技術的發展，比如對更高層協議的解讀，以及一些新興的GNSS應用場景的探討，這讓這本書的價值更上一層樓，不再局限於基礎理論，而是觸及瞭前沿動態。我強烈推薦給任何想要深入理解 GNSS 技術背後機製的專業人士，這本書會是你最得力的助手。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對地理空間信息技術充滿好奇的研究生，我一直渴望找到一本既能講解基礎原理，又能引導我進行獨立研究的書籍。《GNSS 慣性導航組閤（第3版）》完美地滿足瞭我的需求。它從對 GNSS 信號的接收和處理講起，然後自然地過渡到慣性導航係統的基本原理。讓我印象深刻的是，書中對數學模型的建立和求解過程描述得非常細緻，即使是復雜的矩陣運算和狀態方程，也能通過清晰的步驟展現齣來，這對於我這樣的初學者來說，大大降低瞭理解門檻。我尤其喜歡書中對不同導航濾波算法的比較分析，例如對維納濾波、卡爾曼濾波、擴展卡爾曼濾波以及它們在慣性導航和 GNSS 融閤中的應用場景進行瞭詳細的對比，並給齣瞭相應的優缺點分析。這讓我能夠根據不同的應用需求，選擇最適閤的算法。此外，書中還探討瞭許多高級話題，比如對慣性測量單元（IMU）的動態特性進行更深入的建模，以及如何利用觀測值進行係統誤差的在綫辨識。這些內容對我目前的學術研究非常有啓發，為我的畢業論文提供瞭重要的理論支撐和研究方嚮。這本書不僅教會我“是什麼”，更重要的是教會我“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

這本書，用一個詞形容，那就是“全麵”。《GNSS 慣性導航組閤（第3版）》並沒有僅僅停留在理論層麵，而是非常注重工程實踐和應用。我是一名在自動駕駛領域工作的工程師，我們團隊一直在為車輛的精確導航和定位傷腦筋，這本書就如同及時雨一般。它不僅講解瞭 GNSS 和 INS 的基礎知識，更將兩者巧妙地結閤在一起，分析瞭在城市峽榖、隧道、GPS 信號遮擋等復雜環境下，慣性導航係統如何彌補 GNSS 的不足，而 GNSS 又如何校正慣性導航的漂移。書中關於傳感器融閤的算法，特彆是對不同誤差源的建模和濾波方法，都寫得非常具體，我們可以直接藉鑒其中的思想來開發我們的算法。例如，書中對GNSS接收機頻率和相位測量噪聲的建模，以及對IMU的隨機遊走、白噪聲等建模，都非常符閤實際情況，這讓我們在進行係統設計時能夠更準確地評估性能。而且，第3版對一些最新的傳感器技術和融閤算法進行瞭更新，比如對低成本 MEMS 慣性傳感器的特性分析，以及對先進的粒子濾波、因子圖等融閤方法的介紹，這些都是當前業界非常關注的技術方嚮。它為我們提供瞭堅實的理論基礎和豐富的實踐指導，極大地加速瞭我們的研發進程。

評分☆☆☆☆☆

包裝完好，物美價廉，正版圖書。

評分☆☆☆☆☆

好書，值得閱讀，收藏是的，可以看

評分☆☆☆☆☆

我為什麼喜歡在京東買東西，因為今天買明天就可以送到。我為什麼每個商品的評價都一樣，因為在京東買的東西太多太多瞭，導緻積纍瞭很多未評價的訂單，所以我統一用段話作為評價內容。京東購物這麼久，有買到很好的産品，也有買到比較坑的産品，如果我用這段話來評價，說明這款産品沒問題，至少85分以上，而比較垃圾的産品，我絕對不會偷懶到復製粘貼評價，我絕對會用心的差評，這樣其他消費者在購買的時候會作為參考，會影響該商品銷量，而商傢也會因此改進商品質量。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

還可以還可以，感覺就那樣吧。。。

評分☆☆☆☆☆

買之前單從目錄來看，感覺後兩章會有所幫助。但事實上整書字體和間距偏大，案例太基礎，在網上都能找到的案例，大多泛泛而談，蜻蜓點水。從書的內容看不齣參與過kaggle比賽的經驗者，更像一個新手的筆記，沒有嚴謹性。書不是這樣寫的，尤其是技術類的書，急於求成，沒內涵

評分☆☆☆☆☆

買之前單從目錄來看，感覺後兩章會有所幫助。但事實上整書字體和間距偏大，案例太基礎，在網上都能找到的案例，大多泛泛而談，蜻蜓點水。從書的內容看不齣參與過kaggle比賽的經驗者，更像一個新手的筆記，沒有嚴謹性。書不是這樣寫的，尤其是技術類的書，急於求成，沒內涵

評分☆☆☆☆☆

書不錯，快遞也很快，下次有需求還在這裏買！京東自營的東西真心快！

評分☆☆☆☆☆

書是正版的，送貨快，買書很方便！