BF:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究 汤勇刚,吴美平 国防工业出版社 9787 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

汤勇刚，吴美平 著

图书标签:

• 惯性导航
• 组合导航
• 载波相位差分
• 捷联惯导
• 导航技术
• 定位
• 误差分析
• 算法设计
• 国防科技
• 测量学

店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102703

商品编码：29337301188

包装：平装

出版时间：2016-07-01

基本信息

书名:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究

定价：50.00元

售价：40.0元

作者:汤勇刚,吴美平

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-07-01

ISBN：9787118102703

字数：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

编辑推荐

---

内容提要

---

汤勇刚、吴美平所*的《载波相位时间差分\捷 联惯导组合导航方法研究》以地面车辆和水面舰艇等 中低动态载体的导航为背景，以卫星导航系统和激光 陀螺捷联惯导系统构成的组合导航系统为主要研究对 象，提出在卫星导航/捷联惯导组合导航系统中充分利 用载波相位时间差分信号以改善系统的性能，并对涉 及的主要理论问题和方法进行了研究。

目录

---

第1章 绪论 1.1 引言 1.2 问题的提出和研究意义 1.3 国内外发展及研究现状 1.3.1 卫星导航与惯性导航 1.3.2 北斗卫星导航系统及其组合导航技术的发展与研究现状 1.3.3 载波相位时间差分技术的发展及研究现状 1.3.4 载波相位时间差分/捷联惯导组合导航的关键技术及其研究现状 1.4 研究的内容、组织结构和主要贡献 1.4.1 研究内容及组织结构 1.4.2 主要贡献第2章 基本原理及数学模型 2.1 载波相位测量的数学模型 2.2 载波相位主要误差源的时空相关特性 2.3 载波相位时间差分的基本原理和数学模型 2.3.1 载波相位时间差分的基本原理 2.3.2 载波相位时间差分的数学模型 2.4 载波相位时间差分/捷联惯导组合的基本原理 2.5 小结第3章 卫星导航/惯导组合导航系统的全局可观性分析 3.1 可观性定义和基本概念 3.1.1 可观性定义 3.1.2 可观性与估计精度和滤波器稳定性之间的关系 3.2 非线性全局可观性分析 3.2.1 卫星/捷联惯导组合导航系统的非线性系统模型 3.2.2 全局可观性充分条件 3.3 仿真及实验验证 3.3.1 仿真1：卫星导航/高精度惯导系统 3.3.2 仿真2：卫星导航/低精度惯导系统 3.3.3 仿真3：载体作“跳跃”运动 3.3.4 跑车实验 3.4 小结第4章 载波相位时间差分/捷联惯导组合导航算法 4.1 载波相位时间差分/捷联惯导组合导航可观性分析 4.2 组合导航滤波器 4.2.1 地固坐标系下的捷联惯导误差模型 4.2.2 滤波器状态方程 4.2.3 滤波器观测方程 4.2.4 测量数据中周跳的处理方法 4.2.5 组合导航实验 4.3 降阶滤波器 4.3.1 滤波器降阶方法 4.3.2 对降阶滤波器的实验验证 4.4 非完整约束的应用 4.4.1 非完整约束的等效观测方程 4.4.2 应用非完整约束的实验验证 4.5 小结第5章 载波相位时间差分速度估计算法研究 5.1 速度测量及其精度分析 5.1.1 速度测量算法 5.1.2 速度测量的精度分析 5.2 载波相位率的提取 5.2.1 非线性跟踪-微分器的基本原理 5.2.2 载波相位率提取算法 5.3 仿真与实验 5.3.1 非线性跟踪-微分器的仿真分析 5.3.2 跑车实验 5.4 小结第6章 总结与展望 6.1 总结 6.2 研究展望后记附录A 常用坐标系和时间系统 A.1 常用坐标系的定义 A.2 常用坐标系的相互转换关系 A.3 时间系统及相互关系参考文献

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

深入浅出：解密现代导航技术的奥秘 在当今社会，精准的定位和导航技术已渗透到我们生活的方方面面，从指引我们穿越繁华都市的GPS，到支撑精密仪器运行的惯性测量单元，再到引领航空航天事业前行的星载导航系统，无不依赖于深厚的理论基础和先进的工程实践。本书并非专注于某一种特定的导航技术或某个特定的研究领域，而是旨在为广大读者，尤其是对现代导航原理和技术感兴趣的工程技术人员、科研工作者以及相关专业学生，提供一个宽广而深入的视角，系统性地梳理和解析构成现代导航体系的基石性知识，并在此基础上探讨其发展趋势和未来可能的研究方向。 本书的编写初衷，在于弥合理论与实践之间的鸿沟，将那些可能显得抽象和复杂的导航概念，以清晰、易懂的方式呈现出来。我们深知，现代导航技术涉及多学科的交叉融合，包括但不限于信号处理、控制理论、信息融合、传感器技术、精密测量等。因此，本书将从最基本、最核心的原理出发，逐步深入到更为复杂的模型和算法，力求让读者在理解前人智慧结晶的同时，也能激发自身的研究和创新灵感。 第一部分：导航基本原理与传感器 导航的核心在于确定“我在哪儿”和“我怎么去的”。本部分将从最基础的定位原理谈起，例如基于几何关系的三角测量法，以及如何通过测量距离和角度来推断自身位置。随后，我们将聚焦于现代导航系统中不可或缺的各类传感器。 惯性导航系统（INS）基础： 惯性导航，顾名思义，是利用惯性测量单元（IMU）来感知运动。我们将详细介绍IMU的构成，包括陀螺仪和加速度计的工作原理，它们如何测量角速度和线加速度。在此基础上，我们将深入讲解惯性导航方程的推导过程，阐述如何通过积分加速度和角速度来获得速度、位置和姿态信息。我们还将讨论IMU的误差来源，如零偏、尺度因子误差、轴倾误差等，以及这些误差如何随时间累积，导致导航精度下降。 信号传播与定位技术： 除了惯性测量，许多导航系统依赖于外部信号。我们将探讨电磁波的传播特性，以及如何利用这些特性进行定位。例如，我们将介绍传统的无线电导航技术，如VHF全向信标（VOR）和仪表着陆系统（ILS）的基本原理，以及它们在航空导航中的应用。同时，我们也将简要提及全球导航卫星系统（GNSS）的基本概念，例如其星下点定位原理，以及如何利用卫星信号的测距和测速信息来计算用户位置。 辅助导航传感器： 除了主要的惯性传感器和信号接收单元，许多系统还会集成其他辅助传感器，以提高导航精度和鲁棒性。我们将介绍磁力计如何用于提供航向信息，气压计如何用于估计高度，以及车轮编码器如何用于测量里程。这些传感器的引入，往往能有效弥补单一传感器的不足。 第二部分：高级导航理论与模型 在掌握了基本原理和传感器知识后，本部分将带领读者进入更为高级的导航理论和模型。 滤波理论及其在导航中的应用： 导航过程中，传感器测量结果往往带有噪声，并且导航模型本身也存在不确定性。为了从含噪声的测量数据中提取最优的状态估计，滤波理论显得尤为重要。我们将详细介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）及其变种，如扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）和无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）。我们将深入剖析这些滤波器的状态方程、测量方程、状态预测和状态更新过程，并结合具体的导航场景，如INS/GNSS组合导航，来展示如何利用它们融合不同传感器的信息，实现更高精度的导航。 状态空间模型与系统辨识： 许多导航系统可以被描述为线性或非线性的状态空间模型。本部分将介绍状态空间方程的建立方法，以及如何利用观测数据对系统模型进行辨识，即确定模型中的未知参数。这对于提高导航模型的准确性和适应性至关重要。 误差建模与补偿： 任何测量和计算过程都存在误差。精准的导航系统离不开对误差的精确建模和有效的补偿。我们将探讨不同类型的误差，如系统误差、随机误差、模型误差等，并介绍常用的误差建模方法，如最小二乘法、最大似然估计等。在此基础上，我们将讨论如何利用这些模型来补偿传感器自身的误差，以及如何补偿由于环境因素或模型不完善造成的误差。 第三部分：导航技术的融合与集成 现代高精度导航系统往往不是单一技术的应用，而是多种技术的巧妙融合。本部分将重点探讨不同导航技术的组合与集成策略。 惯导与GNSS的组合导航： 惯性导航系统可以提供连续、高频的姿态、速度和位置信息，但其误差会随时间累积。而GNSS虽然精度高，但容易受到信号遮挡、多径效应等影响，并且更新率较低。将两者进行组合，可以充分发挥各自的优势，达到比单一系统更高的导航性能。我们将深入分析INS/GNSS组合导航的各种实现方式，包括松组合（Loose Coupling）和紧组合（Tight Coupling），并讨论它们在不同应用场景下的优劣。 多传感器数据融合： 除了INS和GNSS，现代导航系统还可以融合来自视觉传感器（如相机）、激光雷达（LiDAR）、超声波传感器等信息。我们将探讨这些异构传感器数据的特点，以及如何利用诸如贝叶斯网络、证据理论等更通用的数据融合方法，将来自不同传感器的信息进行有机整合，形成更全面、更准确的环境感知和定位结果。 自主导航与环境感知： 随着人工智能和机器人技术的发展，自主导航成为重要的研究方向。本部分将介绍如何利用传感器数据进行环境感知，如特征提取、地图构建（SLAM），并在此基础上实现路径规划和自主决策。这将涉及到路径搜索算法、障碍物规避策略等内容。 第四部分：导航技术的未来展望与挑战 最后，本部分将目光投向导航技术的未来发展方向，以及当前面临的挑战。 高精度授时技术： 精准的时间同步是许多导航系统，尤其是GNSS和一些新型导航技术（如5G/6G定位）的关键。我们将探讨高精度授时技术，如原子钟、铷钟以及它们的校准方法。 惯性导航技术的突破： 尽管存在误差累积问题，但惯性导航技术仍在不断发展。我们将关注新型惯性传感器（如光纤陀螺、MEMS陀螺的进步）以及提升惯导精度的先进算法（如自适应滤波、人工智能辅助误差补偿）。 对GNSS的挑战与补充： GNSS的脆弱性促使研究人员开发多种GNSS增强系统和替代技术。我们将讨论差分GNSS（DGNSS）、实时动态定位（RTK）、精密单点定位（PPP）等技术，以及室内导航、量子导航等前沿领域的研究进展。 安全性与可靠性： 随着导航系统在关键基础设施（如交通、能源）中的应用日益广泛，其安全性和可靠性变得至关重要。我们将探讨如何抵御欺骗、干扰等攻击，以及如何设计鲁棒性更强的导航系统。 本书力求在理论深度和实践指导之间取得平衡，通过清晰的逻辑结构、严谨的数学推导、丰富的案例分析，帮助读者构建起对现代导航技术的系统认知。我们相信，掌握这些基础知识和先进理念，将为读者在各自的研究和工程实践领域打开新的思路，共同推动导航技术向着更精准、更可靠、更智能的方向迈进。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我首先被它严谨的标题所吸引。“BF:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究”——这几个关键词组合在一起，立刻勾勒出一个复杂而又极具挑战性的技术领域。作为一名在该领域摸爬滚打多年的工程师，我深知载波相位测量的精度极限以及其在克服多径、信号衰减等不利条件下的巨大潜力，同时，捷联惯导系统作为独立的导航单元，其短时精度高但误差累积快的特性，与GNSS系统形成了鲜明的互补关系。将两者有机结合，尤其是引入“时间差分”的概念，暗示了对动态变化信息的捕捉和利用，这在处理高动态场景下的导航问题时至关重要。书中两位作者，汤勇刚和吴美平，来自国防工业出版社，这无疑为本书的学术价值和技术深度提供了保障。我期待书中能详细阐述载波相位数据预处理、周跳探测与修复的关键算法，以及如何在松耦合、紧耦合甚至超紧耦合的框架下，将这些高精度观测信息有效地融入到捷联惯导的导航滤波过程中。另外，书中是否有关于不同GNSS系统（如GPS、GLONASS、Galileo、北斗）在载波相位应用中的差异性分析，以及在复杂环境下（如城市峡谷、山区）的性能评估，将是我非常关注的内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的外观设计虽然朴实无华，但内在蕴含的知识分量却不容小觑。书名“BF:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究”清晰地勾勒出了其核心技术脉络。我一直在关注载波相位测量技术在提高GNSS定位精度方面的进展，特别是其在高精度应用场景下的潜力。而“时间差分”的引入，让我联想到通过对载波相位观测值进行时间上的差分运算，来消除一些对时间不敏感的误差源，或者捕捉更精细的动态变化信息，这对于提升组合导航系统的实时性和鲁棒性有着重要的意义。结合“捷联惯导组合导航”，这本书似乎在探讨如何将高精度的GNSS（特别是载波相位）与惯导系统进行深度融合，以实现更优越的导航性能。作者汤勇刚和吴美平，以及国防工业出版社的背景，让我对书中内容的严谨性和专业性有了很高的期待。我希望书中能详细阐述载波相位观测值如何被有效地转化为导航信息，包括其测量模型、误差特性以及如何进行精确的滤波估计。同时，我也期待书中能提供关于不同组合导航滤波策略的比较分析，以及在实际工程中如何权衡精度、计算量和鲁棒性的问题。书中是否有关于实际系统验证的实验数据和结果，以及对未来发展趋势的展望，将是我阅读的重点。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，就像是踏上了一次深入探究高精度导航技术前沿的旅程。书名“BF:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究”开宗明义，直接将研究的焦点锁定在两个关键的技术方向：载波相位测量的高精度应用和捷联惯导系统的融合优化。“载波相位时间差分”这个概念，在我看来，可能涉及到了利用载波相位观测值的变化来估计相对位置或速度，这在避免公共误差、提高动态定位精度方面具有得天独厚的优势，尤其是在处理多路信号传播延迟差异、或者需要进行精确时间同步的场景下。而“捷联惯导组合导航”则是对惯性导航系统与外部导航信息（如GNSS）进行融合的经典课题，其中的挑战在于如何充分发挥各自的优势，弥补对方的不足。本书的作者汤勇刚、吴美平，以及出版方国防工业出版社，都显示了该书在学术界和工业界的认可度。我非常期待书中能够详细介绍载波相位观测值在不同动态模型下的处理策略，以及如何在组合导航框架下，设计能够有效抑制惯导误差累积，同时又能够充分利用载波相位信息的滤波算法。书中是否有对不同组合模式（松耦合、紧耦合）的详细比较和性能分析，以及在实际应用中可能遇到的挑战和解决方案，将是我重点关注的部分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧很朴素，一看就是学术专著的风格，但内容绝对是硬核的。我之前一直在研究GNSS（全球导航卫星系统）和INS（惯性导航系统）的融合技术，尤其是涉及到高精度授时和姿态确定的部分，这部分一直是瓶颈。书名里的“载波相位时间差分”几个字一下就抓住了我的眼球，这正是我想深入了解的关键技术之一，它与传统的伪距测量相比，能提供更高的定位精度，尤其在多路径效应和信号干扰的情况下，其优势更加明显。而“捷联惯导组合导航”更是我的老本行，怎么将高精度的GNSS信息有效融入惯导滤波，实现优势互补，一直是我的研究重点。这本书的作者是汤勇刚和吴美平，国防工业出版社出版，这个背景也让我觉得内容会比较扎实，毕竟国防领域对导航定位技术的精度和可靠性要求极高，这类书籍往往能代表国内在该领域的最新研究成果。我初步翻阅了一下目录，感觉涉及的算法和模型都比较全面，包括卡尔曼滤波的各种变种，以及如何处理载波相位观测量的周跳等问题。我迫切希望书中能有详细的数学推导和仿真实验结果，来佐证理论的有效性，并且希望书中能提到一些实际工程应用中的案例，这样能更好地指导我的实际项目开发。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是“干货满满”，毫不含糊。书名“BF:载波相位时间差分/捷联惯导组合导航方法研究”就直接点明了核心内容，没有丝毫的修饰或冗余。我一直对利用载波相位信息来提升GNSS定位精度充满兴趣，尤其是其在精密单点定位（PPP）和相对定位方面的应用。而“时间差分”这个词，在我看来，可能指向的是对载波相位观测值进行差分处理，以消除或削弱公共误差项，从而进一步提高相对定位精度，这在多用户协同定位或基站-用户相对定位场景下有非常重要的意义。同时，捷联惯导系统作为基础的定位信息来源，它的误差模型和滤波器的设计对整个组合导航系统的性能至关重要。这本书的作者汤勇刚和吴美平，以及出版社国防工业出版社，都让我对内容的权威性充满信心。我希望能在这本书中找到关于如何构建有效的载波相位观测模型，如何处理观测值的随机噪声和系统误差，以及如何设计先进的滤波算法（如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波，甚至粒子滤波）来融合这些信息。更重要的是，我希望书中能提供一些关于实际系统设计的考量，比如硬件接口、数据同步、实时性要求等，这些都是从理论走向实际应用的关键。