9787564154165 即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論 東南大學齣版社 於先文 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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於先文 著

圖書標籤:

• 光縴陀螺儀
• 全站儀
• 組閤定嚮
• 測量學
• 導航
• 東南大學齣版社
• 於先文
• 即插即用
• 工程測量
• 地理信息係統

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齣版社： 東南大學齣版社

ISBN：9787564154165

商品編碼：29301444926

包裝：平裝

齣版時間：2014-12-01

基本信息

書名：即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論

定價：38.00元

作者：於先文

齣版社：東南大學齣版社

齣版日期：2014-12-01

ISBN：9787564154165

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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全書分八章，包括緒論、全站儀的主要軸係、光縴陀螺的工作原理及誤差、地麵定嚮的點綫麵、光縴陀螺/全站儀組閤原理、常參數齣廠標定、應用方法及精度、儀器試製及測試等內容，全麵敘述瞭光縴陀螺/全站儀組閤的整套技術理論。

目錄

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章　緒論
1.1需求背景
1.1.1測繪需求
1.1.2城鎮測繪技術現狀
1.2機械陀螺經緯儀（全站儀）
1.2.1機械陀螺經緯儀（全站儀）定嚮原理
1.2.2機械陀螺經緯儀（全站儀）的發展
1.2.3機械陀螺經緯儀（全站儀）定嚮方法
1.2.4機械陀螺經緯儀（全站儀）的不足9
1.3光縴陀螺
1.3.1光縴陀螺的發展
1.3.2光縴陀螺的特點
1.3.3光縴陀螺的應用
1.4即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮
1.4.1技術難點
1.4.2組閤方案設計
1.4.3技術特點及應用領域
……
第二章　組閤定嚮的地理基礎
第三章　全站儀構造及主要軸係
第四章　光縴陀螺定嚮原理及主要誤差
第五章　光縴陀螺全站儀組閤定嚮原理
第六章　常參數齣廠標定方法
第七章　即插即用式學縴陀螺全站儀組閤的應用方法
第八章　儀器試製及測試
參考文獻
附錄　主要變量及符號釋義

作者介紹

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於先文，男，博士，副教授，江蘇省測繪地理信息學會青年工作委員會委員，安徽五河人。1999年7月於西安工程學院測繪工程係畢業，獲學士學位；2005年3月於東南大學交通學院畢業，獲碩士學位；2009年6月於東南大學儀器科學與工程學院畢業，獲博士學位；2011年通過國傢注冊測繪師考試，獲得注冊測繪師資格證書。現在東南大學交通學院測繪工程係從事教學與科研工作，主要研究方嚮為測量數據處理理論、GNSS精密定位技術、慣性技術在測繪中的應用等。已主持完成國傢科技支撐計劃子課題1項、江蘇省測繪科研基金1項，參與完成省部級以上科研項目近10項，獲得教育部科技進步一等奬1項，國傢測繪科技進步三等奬1項。發錶學術論文近20篇，獲得授權發明5項，參編教材2部。

文摘

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序言

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《慣性導航係統原理與應用》 內容簡介 本書係統闡述瞭慣性導航係統的基本原理、關鍵技術、組成部分及其廣泛的應用。全書圍繞慣性測量單元（IMU）的測量原理、導航信息解算、誤差分析與補償、係統集成與標定等方麵展開，力求從理論到實踐，全麵深入地展現慣性導航技術的精髓。 第一章 緒論 本章首先介紹慣性導航係統的定義、發展曆程及其在現代科技中的重要地位。通過追溯慣性導航技術從早期航海羅盤到現代高精度慣性傳感器的演進，揭示其不斷突破技術瓶頸、拓展應用領域的曆程。隨後，闡述慣性導航係統的基本工作原理，即通過慣性傳感器感知載體的運動信息，並利用微處理器對這些信息進行積分運算，從而實時推算載體的速度、位置和姿態。在此基礎上，詳細介紹慣性導航係統相對於其他導航方式（如GPS、雷達等）的優勢，如自主性強、抗乾擾能力好、響應速度快等，同時也客觀分析其固有的缺點，例如誤差隨時間纍積等，並引齣誤差分析與補償的重要性。最後，簡要概述本書的章節結構和內容安排，為讀者後續深入學習打下基礎。 第二章 慣性傳感器技術 慣性傳感器是慣性導航係統的核心感知部件，本章將重點剖析各類慣性傳感器的測量原理、技術特點和性能指標。 2.1 加速度計 2.1.1 壓電式加速度計： 介紹壓電效應在加速度測量中的應用，重點解析其結構、工作原理、靈敏度、帶寬等參數。 2.1.2 壓阻式加速度計： 闡述壓阻效應的物理機製，詳細介紹壓阻式加速度計的構造，分析其動態範圍、零偏穩定性等特性。 2.1.3 陶瓷電容式加速度計： 聚焦電容變化與加速度的關聯，解析其工作原理，探討其在高精度測量方麵的優勢。 2.1.4 微機械加工（MEMS）加速度計： 重點介紹MEMS技術在加速度計製造中的革新，詳細講解微梁、位移傳感器等關鍵組成部分的原理，分析其在小型化、低功耗、低成本等方麵的突齣優點。 2.1.5 伺服式加速度計（力平衡式）： 闡述力平衡原理，介紹伺服式加速度計如何通過反饋力抵消慣性力，實現高精度測量。 2.2 陀螺儀 2.2.1 機械陀螺儀： 介紹傳統機械陀螺儀的剛體動力學原理，如角動量守恒定律，分析其在測量角速度方麵的基本原理。 2.2.2 振動陀螺儀： 科裏奧利力振動陀螺儀： 詳細講解科裏奧利力在振動係統中的體現，闡述其如何感知鏇轉産生的科裏奧利力從而測量角速度。 諧振式陀螺儀： 介紹諧振結構如何感知角速度，分析其頻率變化與角速度的關係。 2.2.3 光縴陀螺儀（FOG）： 重點講解Sagnac效應，詳細闡述光波在鏇轉環形器中傳播時産生的相位差與角速度的關係。介紹不同結構的FOG，如Sagnac環型、雙Sagnac環型等，分析其性能優勢。 2.2.4 激光陀螺儀（RLG）： 闡述激光在諧振腔內傳播時，由於運動産生的頻率差，分析其如何用於角速度測量。介紹不同類型的RLG，如三角形、方形等。 2.2.5 MEMS陀螺儀： 介紹MEMS技術在陀螺儀製造中的應用，闡述其如何利用微結構感知角速度，並分析其小型化、低功耗等優勢。 2.3 慣性測量單元（IMU） 2.3.1 IMU的組成： 介紹IMU通常包含多個加速度計和陀螺儀，用於測量三維空間中的綫加速度和角速度。 2.3.2 IMU的類型與配置： 討論不同配置的IMU，如三軸加速度計+三軸陀螺儀，以及根據不同應用場景對IMU性能指標的要求。 2.3.3 IMU的性能指標： 詳細解釋IMU的關鍵性能指標，包括零偏、尺度因子、軸不對準、噪聲密度、靈敏度係數不確定度、帶寬等，並說明這些指標對導航精度的影響。 第三章 慣性導航原理 本章深入探討慣性導航係統的數學模型和核心算法。 3.1 導航坐標係 3.1.1 地理坐標係： 介紹大地坐標係、地心地固坐標係等，以及它們之間的轉換關係。 3.1.2 平颱坐標係（載體坐標係）： 定義載體坐標係，通常以載體的質心為原點，軸綫與載體固連。 3.1.3 導航坐標係（當地水平係）： 定義當地水平係，通常以慣性係為基準，z軸指嚮地心，x軸指嚮東方，y軸指嚮北方。 3.1.4 慣性係： 介紹慣性係（例如，固連於宇宙的非鏇轉參考係）作為慣性導航係統的基準。 3.1.5 坐標係之間的轉換： 詳細推導各坐標係之間的轉換矩陣，為後續的狀態方程建立提供基礎。 3.2 導航狀態方程 3.2.1 牛頓第二定律在慣性係下的應用： 基於牛頓運動定律，推導齣載體在慣性係下的加速度和速度錶達式。 3.2.2 姿態方程： 建立描述載體姿態變化的微分方程，通常使用歐拉角、四元數或方嚮餘弦矩陣錶示姿態。 3.2.3 位置方程： 建立描述載體位置變化的微分方程，將速度在導航坐標係下積分即可得到位置。 3.2.4 速度方程： 描述載體速度變化的微分方程，包含重力、科裏奧利力、離心力以及慣性傳感器的測量值。 3.2.5 引入地球自轉和赤道和極效應： 考慮地球自轉對導航精度的影響，分析在不同緯度下的地球效應。 3.3 慣性導航信息解算 3.3.1 平颱式慣性導航係統： 介紹平颱式INS的原理，即利用穩定平颱來保持平颱坐標係與導航坐標係的一緻性，從而直接測量載體的姿態信息。 3.3.2 捷聯式慣性導航係統（SINS）： 詳細闡述捷聯式INS的原理，即直接將慣性傳感器固連在載體上，通過計算來虛擬穩定平颱。重點分析其狀態方程的建立和求解過程。 3.3.3 離散化處理： 將連續的微分方程離散化，以便在數字計算機上進行實時計算。 3.3.4 積分方法： 介紹常用的積分算法，如歐拉積分、中值積分、龍格-庫塔法等，並分析它們的精度和計算量。 第四章 慣性導航誤差分析與補償 本章將係統分析慣性導航係統中存在的各種誤差源，並介紹主要的誤差補償方法。 4.1 慣性傳感器誤差 4.1.1 加速度計誤差： 詳細分析零偏、尺度因子誤差、軸不對準誤差、噪聲、二階效應等。 4.1.2 陀螺儀誤差： 重點分析零偏、尺度因子誤差、軸不對準誤差、噪聲、角隨機遊走、常值漂移等。 4.1.3 陀螺儀常值漂移分析： 深入研究陀螺儀常值漂移的産生機理，以及其對導航精度的長期影響。 4.2 導航誤差分析 4.2.1 地球模型誤差： 分析地球非球形、重力異常等模型誤差對導航精度的影響。 4.2.2 平颱誤差（平颱式）： 分析平颱穩定係統本身的誤差。 4.2.3 捷聯係統誤差（捷聯式）： 分析捷聯式係統中由於離散化、計算精度等帶來的誤差。 4.2.4 姿態誤差： 分析姿態角測量和計算中的誤差。 4.2.5 位置誤差： 分析由於速度和姿態誤差積分産生的纍積位置誤差。 4.2.6 速度誤差： 分析速度測量和計算中的誤差。 4.3 誤差補償方法 4.3.1 初始對準： 介紹INS在開始工作前的初始對準過程，包括粗對準和精對準，以及如何利用重力、地球自轉等信息進行對準。 4.3.2 漂移補償： 零偏補償： 介紹如何通過對準過程或外部輔助信息對陀螺儀零偏進行補償。 尺度因子補償： 介紹如何對尺度因子誤差進行補償。 4.3.3 外部輔助信息融閤： GPS/GNSS輔助： 詳細介紹如何利用GPS/GNSS的絕對位置和速度信息來校正INS的纍積誤差，實現高精度導航。重點講解卡爾曼濾波（Kalman Filter, KF）在INS/GPS融閤中的應用。 磁力計輔助： 介紹如何利用磁力計提供航嚮信息，校正INS的航嚮誤差。 高度計輔助： 介紹如何利用高度計修正INS的高度和垂直速度誤差。 輪速計輔助： 介紹如何利用輪速計提供速度信息，校正INS的速度誤差。 4.3.4 濾波算法： 卡爾曼濾波（KF）： 詳細推導標準卡爾曼濾波器的遞推方程，並分析其在INS誤差狀態估計中的作用。 擴展卡爾曼濾波（EKF）： 介紹當係統非綫性時，如何使用EKF進行狀態估計。 無跡卡爾曼濾波（UKF）： 介紹UKF在處理非綫性係統時的優勢。 粒子濾波（PF）： 介紹PF在處理高度非綫性或非高斯噪聲係統時的應用。 第五章 慣性導航係統集成與標定 本章關注慣性導航係統的實際工程實現和性能提升。 5.1 係統集成 5.1.1 IMU與處理單元的集成： 介紹IMU與導航計算機、電源等設備的連接和接口設計。 5.1.2 硬件選型與設計： 討論不同應用場景下對IMU、處理器、存儲器等硬件的選型原則，以及係統整體設計考慮。 5.1.3 軟件架構與開發： 介紹慣性導航軟件係統的設計，包括數據采集、濾波算法、導航解算、係統監控等模塊。 5.1.4 實時性要求： 分析慣性導航係統對計算實時性的要求，以及如何通過軟硬件協同優化來滿足。 5.2 係統標定 5.2.1 慣性傳感器標定： 零偏標定： 介紹離綫和在綫標定陀螺儀和加速度計零偏的方法。 尺度因子標定： 介紹如何標定加速度計和陀螺儀的尺度因子。 軸不對準標定： 詳細講解如何測量和補償加速度計和陀螺儀軸之間的夾角誤差。 安裝誤差標定： 介紹IMU在載體上的安裝誤差標定方法。 5.2.2 係統級標定： 初始對準標定： 討論如何通過精確的初始對準來優化係統性能。 動態標定： 介紹在載體運動過程中進行的動態標定，以獲取更準確的誤差模型。 5.2.3 標定方法的選擇與優化： 討論不同標定方法的適用性，以及如何通過實驗設計來提高標定精度。 第六章 慣性導航係統的應用 本章展示慣性導航係統在各個領域的廣泛應用，體現其重要的技術價值。 6.1 航空航天領域 6.1.1 飛機導航與姿態控製： 介紹INS在民用和軍用飛機上的應用，用於飛行姿態、航跡的測量與控製。 6.1.2 導彈製導： 闡述INS在導彈製導係統中的核心作用，提供精確的飛行彈道信息。 6.1.3 航天器姿態確定與軌道保持： 介紹INS在衛星、空間站等航天器上的應用。 6.2 陸地導航與測繪 6.2.1 車輛導航（汽車、無人車）： 重點介紹INS與GPS/GNSS融閤在車輛導航中的應用，解決GPS信號遮擋區域的導航問題。 6.2.2 機器人導航： 闡述INS在移動機器人、服務機器人等領域的應用，用於自主定位與路徑規劃。 6.2.3 地質勘探與測繪： 介紹INS在地麵測量、三維建模等方麵的應用。 6.2.4 鑽井定嚮： 闡述INS在石油鑽井、煤礦開采等領域的定嚮應用。 6.3 海洋與水下導航 6.3.1 船舶導航： 介紹INS在船舶上的應用，提供高精度的航嚮、速度和位置信息。 6.3.2 水下航行器（AUV/ROV）導航： 重點分析INS在GPS信號無法穿透的水下環境中的重要性，以及與聲學導航等技術的融閤。 6.4 其他應用 6.4.1 智能手機與穿戴設備： 介紹MEMS IMU在智能手機、運動手環等消費電子産品中的應用，用於姿態感應、運動監測等。 6.4.2 虛擬現實（VR）與增強現實（AR）： 闡述IMU在VR/AR頭顯中的作用，提供用戶頭部運動的精確追蹤。 6.4.3 工業自動化與測量： 介紹INS在工業機器人、設備姿態監測等方麵的應用。 附錄 附錄A：常用數學工具 A.1 嚮量與矩陣運算： 介紹慣性導航中常用的嚮量和矩陣運算。 A.2 微分方程求解： 簡要迴顧常用的微分方程求解方法。 A.3 概率論與數理統計基礎： 介紹卡爾曼濾波等算法所需的基礎概率論和數理統計概念。 附錄B：慣性導航係統仿真 B.1 仿真平颱介紹： 介紹常用的慣性導航係統仿真軟件和平颱。 B.2 仿真模型建立： 演示如何建立慣性導航係統的仿真模型。 B.3 仿真實驗設計與分析： 引導讀者進行仿真實驗，分析不同參數對導航精度的影響。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的慣性導航係統學習平颱，從基礎理論到實際應用，幫助讀者掌握慣性導航的核心技術，並能將其應用於相關工程實踐中。

評分☆☆☆☆☆

讀完《即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論》，我最大的感受就是“驚喜”。我一直以為自己對定嚮技術已經有瞭相當的瞭解，但這本書無疑將我的視野拓展到瞭一個全新的維度。讓我特彆著迷的是，書中不僅僅是停留在理論層麵，而是著重探討瞭“即插即用”的實現路徑，這對於我們這些非專業讀者來說，是非常重要的。它意味著一種更便捷、更高效的使用方式。我腦海中構思著，如果未來我們能夠像使用普通電器一樣，輕鬆地部署和使用這種光縴陀螺全站儀，那將是多麼巨大的進步。書中的“組閤定嚮理論”更是讓我對“定嚮”這個概念有瞭更深刻的理解，它不再是孤立的一個技術，而是多個先進技術的有機結閤，互相補充，互相印證。我特彆欣賞作者在描述復雜技術時所展現齣的清晰邏輯和條理，即使是一些晦澀的物理原理，也能通過他的闡述變得容易理解。這本書讓我看到瞭科技的魅力，也讓我對未來精密測量技術的發展充滿瞭期待，它不僅是一本技術書籍，更像是一扇通往未來的窗戶，讓我得以窺見其中的奧妙。

評分☆☆☆☆☆

這本《即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論》真是顛覆瞭我對定嚮技術的固有認知！我一直以為全站儀就是個測量坡度、高程的工具，最多加上GPS定位，已經足夠精密瞭。然而，當我對這本書産生興趣，尤其是看到“光縴陀螺”這個概念時，我好奇心就被徹底點燃瞭。深入閱讀之後，纔發現我之前對“定嚮”的理解是多麼的淺顯。書中對於光縴陀螺的工作原理的闡述，雖然初看有些艱深，但結閤瞭大量的圖示和具體的應用場景，我逐漸理解瞭它如何利用光學的乾涉效應來精確感知角速度，從而實現超高精度的定嚮。特彆是“即插即用”這個描述，讓我聯想到過去使用各種儀器時繁瑣的校準和設置過程，書中描繪的未來場景，似乎能夠極大地提升工作效率，降低操作門檻，這對於我這種非專業研究人員來說，簡直是福音。我腦海中浮現齣在復雜地形、惡劣環境下，能夠快速部署並獲得可靠定嚮數據的畫麵，這不僅是技術上的飛躍，更是對工程實踐的一次深刻革新。這本書讓我看到瞭定嚮技術無限的可能性，也激發瞭我對未來精密測量領域的更多探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在實際工程中經常接觸測量設備的工程師，一直以來，我們都在追求更高的精度和更快的效率。當我偶然看到《即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論》這本書時，我立刻被“即插即用”和“光縴陀螺”這些關鍵詞吸引瞭。我深刻體會到，傳統的全站儀在某些特定場景下的局限性，尤其是在需要連續、高精度的定嚮信息時。書中關於光縴陀螺的介紹，讓我看到瞭一個全新的解決方案。我特彆關注瞭書中關於“組閤定嚮”的實踐應用部分，它詳細闡述瞭如何將光縴陀螺的數據與傳統的角度、距離測量數據進行融閤，以實現更加穩定和可靠的定嚮。我腦海中立刻浮現齣一些曾經睏擾我的項目場景，比如在地下空間、城市峽榖或者有磁場乾擾的環境下，傳統定嚮方式的失效，而書中描述的這種組閤定嚮技術，似乎能夠完美應對這些挑戰。這種將前沿理論與實際工程需求緊密結閤的做法，讓我覺得這本書非常有價值，它不僅僅是理論的探討，更是指明瞭未來技術發展的方嚮，為我們解決實際工程難題提供瞭新的思路和工具。

評分☆☆☆☆☆

《即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論》這本書，給我帶來的衝擊是深遠的。我一直對精密測量領域充滿好奇，但很多相關書籍要麼過於理論化，要麼過於碎片化，難以形成係統性的認知。而這本書，則提供瞭一種全新的視角。它沒有僅僅羅列技術名詞，而是從“組閤”和“定嚮”這兩個核心概念齣發，構建瞭一個完整的理論體係。我尤其欣賞作者對“光縴陀螺”技術的深入剖析，它讓我瞭解到瞭這項技術是如何從根本上改變瞭我們對定嚮精度的認知。書中關於“組閤定嚮”的闡述，更是將理論與實踐緊密地聯係在一起，讓我看到瞭不同技術如何協同工作，實現1+1>2的效果。我腦海中不由自主地想象著，未來在各種高精度的工程項目，比如隧道掘進、橋梁建設、乃至航空航天領域，這種“即插即用”的光縴陀螺全站儀將扮演怎樣的角色。這本書不僅拓寬瞭我的知識邊界，更讓我對精密測量技術的未來發展趨勢有瞭更加清晰的認識，它是一本值得反復研讀的深度之作。

評分☆☆☆☆☆

《即插即用式光縴陀螺全站儀組閤定嚮理論》這本書，給我最直觀的感受就是“深度”與“廣度”的完美結閤。起初，我被“組閤定嚮理論”這個詞吸引，以為它會像市麵上很多技術書籍一樣，隻專注於某一方麵，然後進行一些錶麵化的介紹。但這本書完全打破瞭我的這種刻闆印象。它不僅僅是講解瞭光縴陀螺本身的原理，更是將它巧妙地融入到全站儀的整體框架中，構建瞭一個全新的“組閤定嚮”體係。這種理論的構建，讓我看到瞭作者在梳理和整閤不同技術領域方麵的深厚功底。書中對各種誤差源的分析，以及如何通過組閤優化來最大程度地抑製和補償這些誤差，真的是寫得鞭闢入裏，讓我對定嚮過程中的不確定性有瞭全新的認識。我印象深刻的是，作者並沒有迴避復雜的技術細節，而是通過循序漸進的講解，將這些高深莫測的理論變得相對易於理解。這種嚴謹又不失靈活的敘述方式，讓我感覺像是跟隨一位經驗豐富的導師，一步步地探索著定嚮技術的奧秘。這本書就像是一本精心打磨的百科全書，不僅為我打開瞭新的認知領域，也為我提供瞭解決實際問題的理論支撐。