国之重器出版工程 航天器多源信息融合自主导航技术 王大轶 李茂登 黄翔宇 张晓文

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王大轶 李茂登 黄翔宇 张晓文 著
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店铺: 北京群洲文化专营店
出版社: 北京理工大学出版社
ISBN:9787568256339
商品编码:29358313452
包装:平装-胶订
出版时间:2018-05-01

具体描述

基本信息

书名:国之重器出版工程 航天器多源信息融合自主导航技术

定价:119.00元

作者:王大轶 李茂登 黄翔宇 张晓文

出版社:北京理工大学出版社

出版日期:2018-05-01

ISBN:9787568256339

字数:

页码:

版次:1

装帧:平装-胶订

开本:16开

商品重量:0.4kg

编辑推荐


1.展现了我国空间科学技术的众多原创性科研成果。2.反映“互联网 ”与航天技术的融合发展。3.体现我国空间探索和空间应用的科技创新能力。4.丛书由叶培建院士领衔,孙家栋、闵桂荣、王希季三位院士联袂推荐。5.力图为研究和设计的人员提供新的设计思路和方法。

内容提要


本书系统论述了航天器多源信息融合自主导航的理论、方法和技术问题,内容涉及估计理论、融合算法、性能分析、信息融合自主导航技术以及地面仿真试验技术等,是作者在从事深空探测自主导航技术研究的基础上,结合该领域*研究进展,总结相关课题的研究成果而成,反映了本领域的研究前沿和技术发展趋势,是一本结合基础理论方法、系统设计分析与仿真试验技术为一体的技术学术专著。本书既可作为从事航天工程科研人员的参考书,也可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的教材。

目录


第 1章 绪论 001

1.1 航天器自主导航技术 003

1.1.1 惯性自主导航 003

1.1.2 光学自主导航 012

1.1.3 脉冲星自主导航 015

1.2 多源信息融合技术 020

1.2.1 多源信息融合的定义 020

1.2.2 多源信息融合的模型 021

1.2.3 多源信息融合的分类 022

1.2.4 多源信息融合的方法 023

1.3 航天器多源信息融合自主导航技术 025

1.3.1 研究应用与进展 025

1.3.2 必要性和优势 026

1.4 本书内容概要 028

参考文献 031

第 2 章 估计理论 039

2.1 基本概念 040

2.2 几种常用的优估计方法 042

2.2.1 小均方误差估计 042

2.2.2 极大似然估计 043

2.2.3 极大后验估计 043

2.2.4 加权小二乘估计 044

2.3 估计算法的解析形式 045

2.3.1 线性估计算法 045

2.3.2 联合高斯分布的MMSE估计算法 047

2.3.3 线性观测对应的估计算法 047

2.4 动态系统中的状态估计算法 051

2.4.1 递归贝叶斯估计算法 051

2.4.2 卡尔曼滤波算法 053

2.4.3 扩展卡尔曼滤波算法 057

2.4.4 无迹卡尔曼滤波算法 059

2.4.5 约束卡尔曼滤波 066

2.5 小结 074

参考文献 075

第3 章 融合算法 077

3.1 融合结构 078

3.2 线性融合模型和算法 081

3.2.1 线性统一模型 081

3.2.2 线性统一模型下的融合算法 082

3.2.3 分布式融合中的协方差交叉算法 085

3.3 动态系统的集中式融合卡尔曼滤波 089

3.3.1 并行滤波 090

3.3.2 序贯滤波 092

3.3.3 数据压缩滤波 092

3.4 动态系统的分布式融合卡尔曼滤波 094

3.4.1 标准分布式卡尔曼滤波 094

3.4.2 协方差交叉算法 097

3.4.3 联邦滤波算法 098

3.5 小结 107

参考文献 108

第4 章 性能分析 111

4.1 线性系统的可观性 112

4.1.1 线性定常系统的可观性 112

4.1.2 线性时变系统的可观性 115

4.2 非线性系统的可观性 117

4.2.1 非线性系统可观性的定义及判据 117

4.2.2 基于奇异值分解的可观性分析 121

4.3 自主导航系统的可观度 123

4.3.1 自主导航系统可观度的分析 124

4.3.2 状态可观度分析 127

4.4 蒙特卡洛方法 130

4.5 线性协方差分析技术 132

4.6 小结 135

参考文献 136

第5 章 时空系统 138

5.1 时间系统 139

5.1.1 时间系统的定义 139

5.1.2 儒略日的定义及转换 141

5.2 参考坐标系及坐标系变换 143

5.2.1 参考坐标系的定义 143

5.2.2 坐标系之间的变换 146

5.3 导航天体的星历 148

5.3.1 高精度天体星历计算 148

5.3.2 简单天体星历计算 151

5.4 小结 153

参考文献 154

第6 章 动力学模型与环境模型 155

6.1 轨道动力学模型 156

6.1.1 轨道摄动模型 156

6.1.2 轨道动力学方程表达形式 167

6.1.3 航天器轨道动力学模型 168

6.2 姿态运动学模型 170

6.2.1 姿态的描述 170

6.2.2 姿态运动学方程 178

6.3 火星环境模型 182

6.3.1 火星椭球模型 182

6.3.2 火星引力场模型 183

6.4 小行星环境模型 184

6.4.1 小行星三维模型 184

6.4.2 小行星引力场模型 185

6.5 小结 186

参考文献 187

第7 章 惯性自主导航技术 189

7.1 测量方程 191

7.1.1 陀螺测量方程 191

7.1.2 加速度计测量方程 192

7.2 捷联式惯性导航的微分方程 193

7.3 捷联式惯性导航的外推方程 195

7.3.1 惯性姿态外推方程 195

7.3.2 惯性速度外推方程 197

7.3.3 惯性位置外推方程 198

7.4 圆锥和划桨效应补偿 199

7.4.1 圆锥效应补偿 199

7.4.2 划桨效应补偿 201

7.5 捷联式惯性导航的误差模型 203

7.6 惯性器件标定及误差补偿 204

7.6.1 陀螺误差的标定算法 205

7.6.2 标定算法的可观性分析 207

7.6.3 分层滤波策略 208

7.7 仿真应用实例 210

7.7.1 陀螺在轨标定 210

7.7.2 基于惯性测量单元的月球软着陆自主导航 213

7.8 小结 216

参考文献 217

第8 章 光学自主导航技术 218

8.1 光学自主导航原理 220

8.2 光学成像敏感器 223

8.3 备选导航路标的选取标准 226

8.3.1 导航路标为自然天体 226

8.3.2 导航路标为自然天体表面的特征点 231

8.4 光学自主导航测量方程 233

8.4.1 基于大天体视半径信息的测量方程 233

8.4.2 基于视线方向信息的测量方程 234

8.5 基于几何可观性分析的导航路标规划 240

8.5.1 几何可观性分析 240

8.5.2 优导航路标规划 243

8.6 导航滤波算法 245

8.6.1 批处理滤波算法 246

8.6.2 卡尔曼滤波算法 249

8.7 仿真应用实例 251

8.7.1 基于小行星观测的深空转移段自主导航 251

8.7.2 基于行星卫星和行星观测的深空接近段自主导航 259

8.7.3 基于行星卫星观测的深空环绕段自主导航 267

8.8 小结 270

参考文献 271

第9 章 脉冲星自主导航技术 274

9.1 基本概念 276

9.1.1 脉冲星自主导航的基本原理 276

9.1.2 脉冲星的天文概念 278

9.1.3 X射线脉冲星自主导航及其优势 281

9.1.4 脉冲星自主导航的方案与流程 282

9.2 脉冲星自主导航的关键技术 285

9.2.1 光子探测技术 285

9.2.2 光子TOA 的时间尺度转换 286

9.2.3 光子TOA 的空间尺度转换 288

9.2.4 脉冲轮廓的生成 291

9.2.5 脉冲轮廓对比 293

9.2.6 脉冲星计时模型 293

9.3 脉冲星自主导航的误差源 295

9.3.1 光子探测器时间分辨率 295

9.3.2 星钟偏差 295

9.3.3 光子TOA 的时间尺度转换模型误差 296

9.3.4 光子TOA 的空间尺度转换模型误差 296

9.3.5 光子TOA 测量误差 297

9.4 备选导航脉冲星的选取 299

9.4.1 选取标准 299

9.4.2 选星结果 300

9.5 测量方程 305

9.5.1 日心轨道段的测量方程 305

9.5.2 目标天体飞行段的测量方程 307

9.6 导航算法 309

9.6.1 几何定轨算法 309

9.6.2 动力学定轨算法 310

9.7 基于可观性分析的导航脉冲星规划 312

9.7.1 导航脉冲星规划 312

9.7.2 规划结果 313

9.8 仿真应用实例 316

9.8.1 基于脉冲星观测的深空转移段自主导航 316

9.8.2 基于脉冲星观测的深空接近段自主导航 323

9.8.3 基于脉冲星观测的深空环绕段自主导航 327

9.9 小结 330

参考文献 331

第 10 章 光学与脉冲星融合自主导航技术 334

10.1 导航路标规划算法 336

10.1.1 基于几何可观性分析的导航路标规划算法 336

10.1.2 基于动态可观性分析的导航路标规划算法 340

10.2 自主导航滤波及系统误差校正 346

10.2.1 系统误差建模 346

10.2.2 单个子系统的导航滤波及误差校正 347

10.2.3 融合自主导航滤波及误差校正 348

10.3 仿真应用实例 351

10.3.1 基于小行星和脉冲星观测的深空转移段融合自主导航 351

10.3.2 基于大天体、大天体卫星和脉冲星观测的深空接近段融合自主导航 360

10.3.3 基于行星卫星和脉冲星观测的深空环绕段自主导航 363

10.4 小结 370

参考文献 371

第 11 章 惯性与测距测速/光学融合自主导航技术 373

11.1 软着陆飞行过程 375

11.2 软着陆自主导航系统 379

11.2.1 软着陆自主导航系统的组成和工作流程 379

11.2.2 惯性测量单元 380

11.2.3 测距敏感器和测速敏感器 381

11.2.4 光学成像敏感器 381

11.3 测量方程 383

11.3.1 测距测量方程 383

11.3.2 测速测量方程 384

11.3.3 基于图像的测量方程 384

11.4 可观性分析 385

11.4.1 IMU+测距测速修正的自主导航 385

11.4.2 IMU+图像修正的自主导航 388

11.5 融合自主导航方法 391

11.5.1 IMU+测距测速进行三维位置和速度修正 391

11.5.2 IMU+测距测速进行高度和速度修正 392

11.5.3 IMU+图像进行三维位置和速度修正 396

11.6 仿真应用实例 399

11.6.1 IMU+测距测速修正的自主导航 399

11.6.2 IMU+图像修正的自主导航 405

11.7 小结 410

参考文献 411

第 12 章 航天器多源信息融合自主导航仿真试验技术 413

12.1 光学与脉冲星融合自主导航试验技术 414

12.1.1 光学与脉冲星融合自主导航的试验方案 414

12.1.2 光学与脉冲星融合自主导航试验系统的组成 415

12.1.3 光学与脉冲星融合自主导航的试验实例 421

12.2 惯性与测距测速融合自主导航试验技术 426

12.2.1 惯性与测距测速融合自主导航的试验方案 426

12.2.2 惯性与测距测速融合自主导航试验系统组成 427

12.2.3 惯性与测距测速融合自主导航的试验实例 430

12.3 小结 435

参考文献 436

第 13 章 航天器多源信息融合自主导航技术的发展展望 437

13.1 航天器多源信息融合自主导航方案的发展 439

13.1.1 基于光学测量的融合自主导航 439

13.1.2 基于惯性测量的融合自主导航 440

13.1.3 基于深空导航星座的自主导航 440

13.2 信息融合技术的发展 442

13.2.1 融合结构的发展 442

13.2.2 滤波与融合算法的发展 443

13.3 融合自主导航敏感器的发展 446

13.4 结束语 448

参考文献 449

附录A 单位、常数及单位换算 451

A.1 单位和常数 452

A.2 单位换算 454

A.2.1 时间换算 454

A.2.2 角度换算 454

附录B 常用函数的导数 455

附录C 矩阵相关知识 458

C.1 矩阵迹运算 459

C.2 Kronecker算子 460

C.3 Vec算子 461

C.4 矩阵微积分 462

C.5 叉乘算法 466

C.6 矩阵相关定理 467

C.7 矩阵等式 468

C.8 矩阵不等式 469

附录D 概率相关知识 472

D.1 基本概念 473

D.1.1 概率公理 473

D.1.2 联合概率与条件概率 473

D.1.3 贝叶斯公式和全概率公式 474

D.1.4 独立与条件独立 474

D.2 一元变量 476

D.2.1 分布函数和密度函数 476

D.2.2 条件分布 477

D.2.3 均值和方差 477

D.3 二元变量 478

D.3.1 联合分布函数和分布密度 478

D.3.2 条件分布 479

D.3.3 协方差及两个变量的关系 479

D.4 向量 480

D.4.1 联合分布函数和分布密度 480

D.4.2 条件概率相关公式 481

D.4.3 单个向量的统计特性 481

D.4.4 两个向量的统计特性 482

D.5 高斯变量 483

D.5.1 定义 483

D.5.2 联合高斯分布 484

附录E 约束优化 487

附录F 光学成像敏感器的坐标变换 489

附录A F的参考文献 491

附录G 缩略语 492

附录H 数学术语 497

索引 501

作者介绍


王大轶,研究员,博士生导师,现任中国空间技术研究院总体部副部长,国家杰出青年科学基金获得者,“973项目”技术首席专家。在航天器自主导航与控制领域进行了创新研究工作,解决了一系列关键技术问题,为嫦娥月球探测器等型号飞行试验成功做出了贡献。2016年获何梁何利基金科学与技术创新奖,2017年入选百千万人才工程,是国家有突出贡献中青年专家。获国家技术发明二等奖1项,部级一等奖4项、二等奖4项。李茂登,高级工程师,现任职于北京控制工程研究所。主要从事航天器自主导航、制导与控制方向的研究和深空探测任务GNC方案设计工作。承担了国家自然科学基金和中国博士后基金等预先研究课题。黄翔宇,研究员,博士生导师,现任职于北京控制工程研究所。主要从事航天器自主导航与控制方向的预先研究和深空探测任务GNC方案设计工作。获国家技术发明二等奖1项,部级一等奖3项。张晓文,高级工程师,现任职于北京控制工程研究所。主要从事深空探测任务GNC方案设计和航天器自主导航与控制方向的预先研究工作,获部级一等奖1项。

文摘


序言



《国之重器出版工程:航天器多源信息融合自主导航技术》 一、 时代背景与工程意义 《国之重器出版工程》系列图书,旨在系统梳理和呈现我国在国家战略层面取得突破性成就的关键科技领域,彰显大国重器的实力与担当。本系列图书的出版,是国家对基础科学研究和关键核心技术攻关的重视,是激励科技工作者勇攀高峰、锐意创新的重要举措,更是向世界展示我国科技实力和创新能力的重要窗口。 航天事业,作为国家科技实力和综合国力的重要标志,始终处于科技发展的前沿。从“两弹一星”到载人航天,再到探月、探火、空间站建设,中国航天以惊人的速度和卓越的成就,书写着属于自己的辉煌篇章。而在这背后,支撑起每一次成功的,是无数尖端科技的集成与突破。 自主导航技术,特别是航天器多源信息融合自主导航技术,是实现航天器独立自主完成任务的关键。它不再依赖地面测控的指令,而是能够根据自身所处的环境信息,自主地进行状态感知、决策规划和运动控制。这项技术对于深空探测、自主空间站维护、高精度轨道控制、以及未来星际旅行等任务,具有不可替代的战略意义。一本深入探讨这一前沿技术的专著,不仅能为我国航天事业的发展提供理论指导和技术支撑,更能为相关领域的科研人员和工程师提供宝贵的参考。 二、 技术挑战与研究价值 航天器所处的空间环境极其复杂且变化多端,信息来源多样,质量参差不齐。例如,星载传感器可能采集到星光、地球、月球等天文信息,惯性测量单元(IMU)提供角速度和加速度信息,雷达和激光雷达提供距离和相对速度信息,可见光相机提供图像信息,甚至还可以接收来自地面或空间其他航天器的信号。这些信息在时间和空间上可能存在误差、噪声、时延、甚至缺失。如何有效地整合这些来自不同传感器、不同类型、不同精度的信息,从中提取出准确、可靠的航天器自身位置、速度、姿态等关键导航参数,是多源信息融合自主导航技术的核心挑战。 传统导航方法往往依赖单一或少数几种传感器,面对复杂多变的航天任务,其鲁棒性和精度都面临严峻考验。而多源信息融合技术,则能够通过有机结合多种传感器的数据,实现“1+1>2”的协同效应。例如,惯性导航(INS)虽然精度高,但会随着时间累积误差,而天文导航(例如星光导航)可以提供绝对的参考信息,定期校正INS的误差;视觉导航(VS)能够提供丰富的环境信息,但其精度受光照和目标识别能力影响。将这些技术融合在一起,可以极大地提高导航系统的精度、鲁棒性和可靠性。 本书的研究价值在于: 1. 理论创新与方法突破: 深入研究信息融合的数学模型、算法框架和实现机制,提出适用于航天器复杂环境下的新型融合算法,解决信息冗余、信息不一致、信息缺失等难题。 2. 技术集成与工程应用: 将先进的信息融合理论转化为可行的工程技术,为实际航天任务设计提供切实可行的导航解决方案,提升航天器的自主作业能力。 3. 人才培养与知识传承: 为我国培养高水平的航天导航领域科技人才,传承和发展我国在自主导航领域的先进技术和经验。 4. 推动相关产业发展: 促进传感器技术、数据处理技术、人工智能等相关产业的发展,形成良性的技术生态。 三、 书籍核心内容展望 《国之重器出版工程:航天器多源信息融合自主导航技术》一书,预计将围绕以下几个核心内容展开,力求全面、深入地阐述航天器多源信息融合自主导航技术的理论、方法与实践。 第一部分:导论与基础理论 航天器自主导航的战略意义与发展现状: 阐述自主导航在现代航天任务中的核心地位,回顾国内外自主导航技术的发展历程,分析当前面临的关键技术挑战和未来发展趋势。 多源信息融合的基本概念与分类: 介绍信息融合的定义、目标、层次(如特征级融合、决策级融合、数据级融合),以及常用的信息融合策略。 航天器导航信息源概述: 详细介绍星光导航、惯性导航、视觉导航、雷达导航、GPS/GNSS导航(在特定任务阶段或特定环境下)、磁力计导航、以及未来可能采用的量子导航等,分析各自的原理、特点、优缺点及适用场景。 数据预处理与质量评估: 探讨航天器传感器数据的采集、校正、滤波、去噪等预处理技术,以及对不同信息源数据质量进行评估和量化的方法。 第二部分:关键信息融合方法与算法 概率统计方法: 卡尔曼滤波(KF)及其变种: 详细介绍扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)、容积卡尔曼滤波(CKF)等,以及它们在航天器状态估计中的应用,重点分析其在处理非线性系统和多传感器融合时的优劣。 粒子滤波(PF): 阐述粒子滤波的原理,以及其在处理非高斯噪声、多模态系统等复杂场景下的优势。 贝叶斯推理: 探讨基于贝叶斯理论的信息融合框架,如因子图、马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)等。 基于优化的方法: 最小二乘法及其扩展: 分析如何将导航参数的估计问题转化为优化问题,以及加权最小二乘(WLS)、非线性最小二乘(NLS)等在多源融合中的应用。 图优化(Graph-based Optimization): 介绍SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)中的图优化思想,如何构建导航状态估计的因子图,以及利用Levenberg-Marquardt算法等求解。 人工智能与机器学习方法: 神经网络与深度学习: 探讨如何利用卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等处理图像、序列数据,并与传统导航信息进行融合。 强化学习: 分析强化学习在自主路径规划、姿态控制等任务中的应用,及其与导航信息融合的结合。 模糊逻辑与证据理论: 介绍模糊逻辑在处理不确定信息和模糊决策中的作用,以及D-S证据理论在处理冲突和不完整信息时的优势。 第三部分:多源信息融合自主导航系统的设计与实现 导航系统架构设计: 分层导航架构: 探讨全局导航、局部导航、姿态导航等不同层次的导航设计。 模块化设计: 如何设计可插拔、可升级的传感器模块和融合算法模块。 传感器在轨标定与补偿: 在线标定技术: 针对航天器在轨运行过程中传感器参数可能发生的漂移和变化,研究自动在线标定技术。 姿态补偿与数据对齐: 解决不同传感器在不同姿态下采集的数据之间的时空对齐问题。 状态估计与误差分析: 航天器姿态、位置、速度的高精度估计。 导航误差的传播、累积与补偿。 不确定性量化与置信度评估。 高可用性与容错设计: 传感器失效检测与隔离(FDI)。 在极端环境下的导航策略。 多备份系统设计。 第四部分:典型应用与未来展望 深空探测任务导航: 以月球探测、火星探测、小行星探测等任务为例,分析多源信息融合自主导航在该类任务中的关键作用,如轨道设计、着陆导航、表面巡视导航等。 空间站与卫星星座导航: 探讨空间站的自主交会对接、在轨服务、轨道维持,以及大规模卫星星座的编队飞行与自主导航技术。 微小卫星与立方星导航: 针对资源受限的微小航天器,研究轻量化、低功耗的多源信息融合导航方案。 未来航天应用展望: 结合当前航天领域的前沿发展,展望多源信息融合自主导航在载人登月、行星际旅行、太空资源开发等未来任务中的应用前景。 总结 《国之重器出版工程:航天器多源信息融合自主导航技术》一书,将以严谨的科学态度、系统化的理论体系、翔实的工程实践,全面展现我国在航天器多源信息融合自主导航领域取得的最新研究成果。本书不仅是相关领域研究人员和工程技术人员的案头必备,更是激发创新思维、推动航天事业可持续发展的重要文献。通过对本书的学习和研究,读者将能深刻理解自主导航技术的重要性,掌握先进的信息融合方法,并能将其应用于实际的航天工程实践中,为我国建设航天强国贡献智慧和力量。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,当我第一次拿到它时,就被其沉甸甸的重量和严谨的装帧所吸引。这本书的名字本身就透露出其专业性和国家层面的战略意义。“国之重器”,象征着国家最顶尖的科技实力,而“航天器多源信息融合自主导航技术”,则直指航天领域最核心、最具挑战性的关键技术之一。我虽非航天领域的专业人士,但对宇宙探索和科技进步一直有着浓厚的兴趣,因此,这本书对我来说,是一次深入了解尖端科技奥秘的绝佳机会。 阅读过程中,最让我惊叹的是书中对“多源信息融合”的深入剖析。航天器在广袤的宇宙中,就像一位独自前行的探索者,它需要整合来自四面八方、形态各异的信息,才能准确地知道自己的位置、速度和姿态。本书详细阐述了如何将来自惯性测量单元(IMU)的运动信息、星敏感器对星空的精确识别、全球导航卫星系统(GNSS)的定位信号,乃至地形匹配、视觉导航等多种信息源进行有机结合。作者们通过复杂的数学模型和算法,展示了如何将这些分散、甚至带有噪声的数据,融合成一个高精度、高可靠性的导航解决方案。这种“集思广益”的智慧,让航天器能够更全面地“感知”世界。 “自主导航”是贯穿全书的另一条主线,也是其最吸引我的地方。在深空探索中,通信延迟是客观存在的物理限制,这意味着航天器必须具备高度的自主决策能力,才能独立完成复杂的任务。本书系统地介绍了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的多源信息进行实时的状态估计,如何根据任务目标进行最优路径规划,以及如何精确地控制航天器的姿态和轨道。这种“智慧”的设计,让我对航天器的智能化水平有了颠覆性的认识。它们不再是被动的执行者,而是能够独立思考、自主行动的“太空精灵”。 在技术细节方面,本书对卡尔曼滤波(Kalman Filter)及其变种的讲解尤其详实。这些滤波算法就像是导航系统的“大脑”,能够根据最新的观测数据不断地更新对航天器状态的估计,从而在动态的环境中保持高精度。书中还介绍了粒子滤波(Particle Filter)等更先进的算法,它们在处理非线性、非高斯噪声的复杂系统时展现出强大的能力。作者们通过图示和深入浅出的文字,让我能够理解这些算法的核心思想,即使是复杂的数学推导,也变得相对易于接受。 我对书中关于“不确定性”处理的严谨性印象深刻。航天器所处的环境充满了未知和变数,传感器噪声、模型误差、外部干扰等都可能影响导航的精度。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对每一个细节都精益求精的态度,充分体现了航天工程的严谨性和对安全的最高要求。 更让我感到自豪的是,本书还结合了我国在航天领域取得的一系列重大成就。从载人航天任务中的精准对接,到月球和火星探测器的自主着陆,再到深空探测器的轨道设计,这些鲜活的案例,让我直观地感受到自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书,就像是一次遨游于科技海洋的旅程。它不仅拓展了我的知识边界,更激发了我对科学探索和国家发展的热爱。这本书为我打开了一扇了解“国之重器”的窗口,让我对中国航天事业的未来充满了信心。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,当我第一次接触到它时,就被其名字所蕴含的科技力量和国家战略意义所深深吸引。作为一名对航天领域充满好奇的读者,我一直想了解,那些在浩瀚宇宙中孤独前行的航天器,是如何做到精确导航、自主决策的。这本书无疑为我提供了这样一个深入探索的绝佳机会。 书中对“多源信息融合”的细致阐述,给我留下了极为深刻的印象。航天器在太空中所面临的环境极为复杂,单一的信息源往往难以提供足够精确和可靠的导航数据。本书详细介绍了如何整合来自惯性测量单元(IMU)、星敏感器、全球导航卫星系统(GNSS)、地形匹配(TERCOM)等多种传感器的数据,通过先进的滤波算法,如卡尔曼滤波及其变种、粒子滤波等,将这些异构、带有噪声的信息进行有机结合,从而获得对航天器状态(位置、速度、姿态)的更精确估计。这种“集思广益”的智慧,让航天器能够更全面地“感知”自身所处的状态和环境。 “自主导航”的概念,更是本书最激动人心之处。在遥远的深空,通信延迟是不可避免的物理难题,这意味着航天器必须具备高度的自主性,才能够在没有地面实时指令的情况下,独立完成探测、着陆、对接等复杂任务。本书系统地阐述了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的多源信息进行实时的状态估计,如何进行路径规划以规避障碍,以及如何精确控制航天器的姿态和轨道。这种“智慧”的设计,让我对航天器的智能化水平有了全新的认识。 从技术实现的层面来看,本书对滤波算法的讲解十分详尽。卡尔曼滤波作为一种经典的线性最优估计方法,以及其在处理非线性系统时的扩展形式,都得到了深入的介绍。同时,对粒子滤波的阐述,也让我了解了其在处理非高斯噪声和非线性系统的强大能力。作者们通过大量的公式、图表和流程图,将抽象的算法原理阐述得清晰易懂,即使对于非专业读者,也能领会其核心思想。 我对书中关于“不确定性”处理的严谨性印象深刻。航天器所处的太空环境充满了各种不确定性,例如传感器噪声、模型误差、外部干扰等。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对每一个潜在风险都进行审慎考量的态度,充分体现了航天工程的严谨性。 更让我感到自豪的是,本书还结合了我国在航天领域取得的一系列辉煌成就。从载人航天任务的精准对接,到月球和火星探测器的自主着陆,再到深空探测器的轨道设计,这些具体的应用案例,让我直观地感受到了自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个科技的殿堂,与无数杰出的科学家和工程师一同探索宇宙的奥秘。作者们以严谨的学术态度和深厚的专业功底,为我们构建了一个全面而深刻的自主导航技术图景。这本书不仅拓展了我的知识边界,更激发了我对科学探索和国家发展的热爱。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,从它沉甸甸的分量和严谨的封面设计,就能感受到其学术价值和国家战略层面的重要性。作为一名业余的科技爱好者,我对航天领域一直充满着好奇,尤其是那些能够让航天器在浩瀚宇宙中独自完成任务的“智慧”技术。这本书恰好满足了我对“航天器如何自己知道在哪里,如何自己知道要去哪里”的疑问,并且给出了极为详尽且专业的解答。 让我印象最深刻的是书中关于“多源信息融合”的论述。在太空中,单一的传感器信息往往是片面的,甚至是带有噪声的。这就好比一个人在黑暗中摸索,只靠一只手去感知周围的环境,很容易出错。而多源信息融合,就像是给航天器装上了无数只“手”和“眼睛”,能够同时接收来自不同渠道的信息——比如惯性测量单元感知运动的细微变化,星敏感器识别宇宙中的星辰来定位方向,甚至可能还有视觉传感器捕捉地貌特征。作者们非常详细地介绍了如何将这些看似独立的信息,通过复杂的数学模型和算法,融合成一个统一、精确、可靠的状态估计。 “自主导航”的概念更是本书的另一大亮点。在深空探测任务中,由于通信延迟,地面指令往往无法及时到达,甚至不可能。因此,航天器必须具备高度的自主决策能力,而自主导航就是这种能力的核心。书中对于自主导航的各个环节进行了详尽的解析,包括如何利用融合后的信息对自身状态(位置、速度、姿态)进行实时估计,如何根据任务目标进行路径规划,以及如何控制航天器的姿态和轨道以实现预定动作。这种独立工作的能力,让我对航天器的智能化水平有了颠覆性的认知。 技术细节方面,本书涉及了大量的滤波算法,例如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波以及粒子滤波等。虽然我并非统计学或信号处理的专家,但作者们通过图示和深入浅出的文字,让我能够理解这些算法在处理噪声、估计状态上的核心思想。例如,卡尔曼滤波的递推特性,使得它能够不断地利用新的观测信息来更新对状态的估计,从而在动态系统中保持高精度。而粒子滤波则在处理非线性、非高斯噪声的问题上展现出强大的能力。 书中对“导航不确定性”的处理,也让我倍感安心。航天器在太空中所面临的环境是极其复杂的,传感器可能出现漂移,动力学模型也存在误差,甚至可能遭遇突发的干扰。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并采用鲁棒的算法和冗余设计来提高导航系统的可靠性。这种对风险的全面考量和应对措施,体现了航天工程的严谨性,也让我对航天器的安全运行有了更深的信心。 从工程实践的角度来看,本书还结合了许多我国在航天领域取得的成就,例如载人航天、月球探测、火星探测等任务中的导航技术应用。这些具体的案例,让我看到了抽象的技术是如何落地,如何支撑起宏伟的航天事业。这不仅是对技术成就的展示,更是一种国家科技实力和创新能力的体现。 读完这本书,我最大的感受是,自主导航技术是现代航天事业发展的基石,也是未来深空探索的关键。它不仅仅是技术上的突破,更是人类探索宇宙、拓展生存空间的重要支撑。这本书为我打开了一扇了解前沿科技的窗户,让我对“国之重器”的内涵有了更深刻的理解。 即使我不是航天领域的专业人士,也能从这本书中感受到作者们严谨的学术态度和深厚的专业功底。内容的组织逻辑清晰,从基础概念到高级算法,再到工程应用,层层递进,引人入胜。书中的配图也十分精良,有效地辅助了理论知识的理解。 总而言之,《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》是一本值得反复研读的优秀著作。它不仅具有极高的学术价值,也充满了科技的魅力和国家的情怀。这本书让我对航天科技有了更深的敬畏,也对中国在这一领域的未来发展充满了期待。

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当我第一眼看到《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书时,脑海中立刻浮现出那些在太空中孤独而又英勇的航天器,它们如何在茫茫宇宙中找到自己的方向,精确地执行任务。这本书的名字本身就充满了科技的力量和国家战略的厚重感,让我迫不及待地想一探究竟。 在阅读的过程中,我被书中“多源信息融合”这一概念的精妙之处深深吸引。航天器在太空中就像一个孤立的个体,需要整合各种零散、不确定的信息来构建对自身状态和周围环境的认知。书中详尽地介绍了如何将来自惯性测量单元(IMU)对运动的敏感捕捉,星敏感器对遥远星空的精准识别,以及其他如视觉传感器、激光雷达等多种信息源,通过先进的算法进行“集思广益”。这种多角度、多层次的信息整合,就好比为一个大脑提供了海量的数据输入,使其能够做出最优化、最可靠的判断。 “自主导航”则是这本书的另一大核心。我一直觉得,能够独立思考、独立行动的机器,才真正代表着科技的进步。在遥远的星际空间,通信延迟是硬伤,遥控指令几乎无法实时到达。因此,航天器必须具备高度的自主性,能够自己做出决策,自己解决问题。书中详细阐述了自主导航系统是如何通过不断地感知、估计、规划和控制,来实现这种“自我驱动”的。这不仅仅是技术堆砌,更是对人工智能、控制理论和信息科学等多个学科的深度融合和创新应用。 技术实现方面,书中对卡尔曼滤波及其衍生算法的讲解,给我留下了深刻的印象。这些算法就像是导航系统的“大脑”,能够根据实时的观测数据和预设的模型,不断地修正对航天器状态的估计。虽然其中涉及的数学公式和推导非常严谨,但作者们通过图示和生动的比喻,让我能够领会其核心思想——如何在一个充满噪声和不确定性的环境中,提炼出最准确的信息。 我对书中关于“不确定性”的处理方式特别感兴趣。在航天领域,任何微小的误差都可能导致灾难性的后果。因此,如何量化和管理不确定性,是自主导航技术成功的关键。本书详细介绍了如何通过概率模型来描述误差,如何设计鲁棒的算法来抵抗干扰,以及如何通过传感器冗余来提高系统的可靠性。这种对细节的极致追求,让我对航天工程的严谨性有了更深的认识。 此外,书中还结合了大量的我国在航天领域的实际应用案例。从载人航天任务中的精确对接,到月球和火星探测器着陆过程中的自主导航,再到深空探测器在未知空间的自主飞行,这些鲜活的例子让我看到了自主导航技术的重要价值和广阔前景。它们不仅仅是技术展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书的过程,我感到自己仿佛置身于一个科技的殿堂,与无数杰出的科学家和工程师共同探索宇宙的奥秘。作者们以清晰的逻辑、严谨的论证和丰富的图示,为我们构建了一个全面而深刻的自主导航技术图景。 即便不是本专业领域,我也能感受到这本书所蕴含的巨大能量。它不仅解答了我关于航天器导航的疑问,更激发了我对科技探索和国家发展的热爱。这本书让我更清晰地理解了“国之重器”的真正含义,以及背后所代表的智慧和力量。 总而言之,这是一本集理论深度、技术广度、工程实践和国家战略于一体的优秀科技专著。它不仅是航天领域研究者的重要参考,也值得所有对前沿科技、宇宙探索和国家发展感兴趣的读者深入阅读。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,当我第一次拿到它时,就被其厚重的分量和“国之重器”的宏大气势所吸引。这不仅仅是一本书,更像是一本国家科技实力的缩影。而“航天器多源信息融合自主导航技术”这一书名,直接揭示了本书的核心内容,即航天器如何在复杂多变的太空环境中,依靠自身整合各种信息来源,实现精准的导航和控制。 书中对“多源信息融合”的深入探讨,让我大开眼界。我之前总以为航天器导航就是依靠GPS之类的系统,但这本书告诉我,在深空,GPS的作用非常有限。航天器需要整合来自惯性测量单元(IMU)对自身运动的敏感感知、星敏感器对宇宙星图的识别、以及可能的地形匹配、视觉导航等多种信息。作者们详细介绍了如何利用先进的滤波算法,如卡尔曼滤波及其变种,以及粒子滤波,将这些看似独立、甚至带有噪声的信息进行有机结合,从而获得一个高精度、高可靠性的导航解决方案。这种“汇聚百川,融会贯通”的技术思路,让我对航天器的“感知”能力有了全新的认识。 “自主导航”更是这本书最让我着迷的部分。我一直觉得,能够独立思考、自主行动的机器,才真正代表着科技的最高水平。在遥远的太空,通信延迟是硬伤,地面指令无法及时到达,因此,航天器必须具备高度的自主性,才能够独立完成任务。本书详细阐述了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的信息进行实时的状态估计、路径规划,以及姿态控制。这种“智慧”的设计,让我看到了航天器在宇宙中独自探索的无限可能。 在技术细节方面,书中对卡尔曼滤波及其衍生算法的讲解非常细致。这些算法就像是导航系统的“大脑”,能够根据实时观测数据和预设的模型,不断地修正对航天器状态的估计。虽然其中涉及到不少数学公式,但作者们通过大量的图示和深入浅出的文字,让我能够理解这些算法的核心思想。此外,对粒子滤波的介绍,也让我了解了其在处理非线性、非高斯噪声问题上的强大能力。 我对书中关于“不确定性”的处理方式尤为赞赏。航天器所处的环境充满了变数,传感器噪声、模型误差、外部干扰都可能影响导航精度。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对每一个细节都精益求精的态度,充分体现了航天工程的严谨性。 更让我感到振奋的是,本书结合了我国在航天领域取得的一系列辉煌成就。从载人航天任务的精准对接,到月球和火星探测器的自主着陆,再到深空探测器的轨道设计,这些具体的应用案例,让我直观地感受到了自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书,就像是一次对航天科技前沿的探索之旅。作者们以严谨的学术态度和深厚的专业功底,为我们构建了一个全面而深刻的自主导航技术图景。这本书不仅拓展了我的知识边界,更激发了我对科学探索和国家发展的热爱。

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当我拿到这本书时,首先吸引我的是“国之重器出版工程”这个系列的名字。它本身就传递出一种庄重和实力感,仿佛是国家级工程的产物,代表着最前沿的科技和最顶尖的智慧。而“航天器多源信息融合自主导航技术”这个具体书名,则精准地定位了本书的核心领域。作为一个对航天科技怀有极大热情但非专业出身的读者,我非常期待能从这本书中深入了解航天器如何在没有地面实时控制的情况下,依靠自身完成复杂的导航任务。 阅读过程中,我最直观的感受就是本书内容的深度和广度。它不仅仅是介绍一种技术,而是系统地阐述了多源信息融合在航天器自主导航中的重要性、技术原理、关键算法以及工程实现。书中详细讲解了各种导航传感器的工作原理,例如惯性测量单元(IMU)如何测量角速度和加速度,星敏感器如何通过识别星图来确定姿态,以及全球导航卫星系统(GNSS)在深空中的应用局限性等。这些基础知识的铺垫,为理解后续复杂的信息融合算法打下了坚实的基础。 “多源信息融合”是本书的核心亮点之一。它让我了解到,单一的导航信息往往是不够精确和可靠的,尤其是在复杂多变的太空环境中。因此,将来自不同传感器的信息进行有机结合,互相印证,互相补充,才能获得更高精度的导航结果。书中对各种融合算法进行了详细的介绍,包括传统的卡尔曼滤波及其变种,以及更先进的粒子滤波和基于机器学习的方法。我印象特别深刻的是,作者们不仅列出了算法的数学公式,还结合了大量的图示和流程图,使得原本抽象的算法变得更加直观易懂。 “自主导航”的理念贯穿全书,这让我深切体会到航天器越来越高的智能化水平。在遥远的深空,通信延迟是不可避免的,因此,航天器必须具备高度的自主性,能够独立地进行状态估计、路径规划、姿态控制等。本书对这些自主导航的关键技术进行了深入的探讨,例如如何处理传感器故障,如何进行自主路径规划以规避障碍,以及如何进行精确的姿态控制以完成科学探测任务。这些内容让我对航天器在执行复杂任务时的“智慧”有了更深的理解。 书中还穿插了大量的实例和应用场景,这使得理论知识变得更加生动。例如,在月球探测、火星登陆、深空探测器轨道设计等方面,都对自主导航技术提出了极高的要求。作者们通过对这些具体案例的分析,展示了自主导航技术在实际工程中的重要作用,以及我国在这一领域取得的显著成就。这让我感到由衷的自豪,也更加坚定了对中国航天事业未来发展的信心。 从技术细节上看,本书在算法的阐述上十分严谨,涉及了线性代数、概率论、最优化理论等多个数学分支。虽然我可能无法完全精通所有数学推导,但作者们清晰的逻辑和循序渐进的讲解,让我能够抓住核心思想,理解算法的设计思路。对于非专业读者而言,即使无法完全理解数学细节,也能通过文字和图示,领会到技术的核心要义。 我特别欣赏书中关于“不确定性”的处理。在航天导航领域,不确定性无处不在,例如传感器噪声、模型误差、外部干扰等。本书详细探讨了如何通过各种方法来量化和管理这些不确定性,例如使用概率模型来描述误差,利用滤波算法来估计最优状态,以及通过冗余设计来提高系统的鲁棒性。这种对不确定性的深刻理解和有效应对,是确保航天任务成功的关键。 此外,本书还对未来自主导航技术的发展趋势进行了展望,例如在太空中建立自主导航网络,以及利用人工智能和大数据技术进一步提升导航系统的智能化水平。这些前瞻性的思考,让我对航天科技的未来发展充满了期待,也让我意识到,学习和掌握这些前沿技术的重要性。 对我而言,阅读这本书的过程,不仅仅是获取知识,更是一次思想的启迪。它让我看到了科技的力量,看到了中国航天事业的蓬勃发展,也看到了无数科学家和工程师为之付出的努力和智慧。这本书就像是一扇窗,让我看到了更广阔的宇宙和更美好的未来。 总而言之,这是一本内容扎实、结构清晰、充满启发的专业书籍。它不仅是航天领域研究人员的重要参考,也适合所有对航天科技、智能导航感兴趣的读者。这本书让我对“国之重器”有了更深的理解,也让我对中国在航天领域的实力有了更强的信心。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,当我第一次在书店的科技类书架上看到它时,就被它的名字深深吸引了。“国之重器”,这几个字本身就带着一种沉甸甸的分量,暗示着其背后承载的国家战略和尖端科技。而“航天器多源信息融合自主导航技术”,则直接点明了本书的核心内容,这无疑是现代航天事业不可或缺的关键技术。我本身并非航天领域的专业人士,但对宇宙探索和科技进步一直有着浓厚的兴趣。翻开这本书,我原本是抱着一种学习了解的心态,希望能从中一窥航天器自主导航的奥秘。然而,读完之后,我感到了一种前所未有的震撼和启发。 书中的内容,虽然涉及大量的专业术语和复杂的数学模型,但作者们显然付出了极大的努力,力求以一种相对清晰易懂的方式呈现给读者。我尤其欣赏其中对“多源信息融合”这一概念的深入剖析。航天器在太空中,其导航环境异常复杂且充满不确定性。传统的单源导航方式往往难以满足高精度、高可靠性的要求。而本书则系统地介绍了如何融合来自惯性测量单元(IMU)、全球导航卫星系统(GNSS)、星敏感器、地形匹配导航(TERCOM)、视觉导航(VISNAV)等多种传感器的信息,通过先进的算法进行权衡、校正和优化,最终实现对航天器自身状态和位置的精确估计。这种多角度、多层次的信息融合策略,就像是为航天器装上了一双“火眼金睛”,让它能够在迷失方向时,迅速整合各种线索,找准前进的道路。 我特别对书中关于“自主导航”的论述印象深刻。在深空探索任务中,由于通信延迟的限制,遥控指令的及时传达几乎是不可能的。因此,航天器必须具备高度的自主决策和执行能力,而自主导航正是这种能力的基础。本书详细阐述了自主导航系统如何通过实时感知、状态估计、路径规划和姿态控制等一系列环节,实现航天器的自主运行。这不仅仅是技术的堆砌,更是人工智能、控制理论和信息科学等多个学科的深度融合。我脑海中不禁浮现出探测器在遥远星球上独立工作,执行复杂任务的画面,这背后正是无数科学家和工程师在自主导航技术上的辛勤耕耘。 从技术层面来看,本书对卡尔曼滤波(Kalman Filter)、粒子滤波(Particle Filter)以及各种基于贝叶斯理论的估计方法进行了详实的讲解。虽然我可能无法完全掌握其中的数学细节,但其清晰的逻辑和逐步深入的推导过程,让我能够理解这些算法在信息融合和状态估计中所扮演的关键角色。例如,卡尔曼滤波作为一种经典的线性最优估计方法,在处理高斯噪声的情况下表现出色。而对于非线性的复杂系统,粒子滤波则通过引入大量粒子来近似后验概率分布,展现出强大的鲁棒性。书中还提到了基于神经网络和深度学习的融合导航方法,这无疑为未来的自主导航技术指明了新的发展方向,展现了技术的无限可能。 更让我感到振奋的是,本书不仅仅停留在理论层面,还结合了大量的实际案例和工程应用。书中对我国在航天器自主导航领域取得的成就进行了概述,这让我对国家的科技实力有了更直观的认识。从载人航天到月球探测,再到火星采样返回,每一次重大的航天任务背后,都凝聚着自主导航技术的强大支撑。这些具体的应用场景,让抽象的技术概念变得生动起来,也让我更深刻地体会到这项技术对于国家安全和科技进步的战略意义。 在我看来,这本书不仅仅是给航天工程师看的,也应该成为所有对中国航天事业发展感兴趣的读者,尤其是那些有志于投身科技创新领域的年轻人必读的参考书。它不仅展现了前沿的技术成就,更传递了一种勇于探索、敢于创新的科学精神。阅读本书的过程,就像是在攀登一座知识的高峰,虽然过程艰辛,但登顶后的风景却是无比壮丽。作者们用严谨的学术态度和深厚的专业功底,为我们搭建了一座通往航天器自主导航技术的桥梁,让我们有机会去理解和仰望那些在浩瀚宇宙中默默奉献的“国之重器”。 书中关于“导航不确定性”的处理,是我非常关注的一个部分。在太空环境中,传感器可能受到太阳耀斑、宇宙射线等因素的影响而产生噪声,甚至出现故障。同时,航天器的动力学模型也可能存在不确定性。本书对此进行了详细的探讨,介绍了如何通过鲁棒的滤波算法、冗余设计以及故障诊断与重构技术,来降低导航系统的误差,提高系统的可靠性。这种对潜在风险的充分预估和应对策略,体现了航天工程的严谨性和对安全的极致追求,也让我对这项技术在极端环境下的应用充满了信心。 此外,本书还对未来航天器自主导航技术的发展趋势进行了展望,例如在月球、火星等天体表面建立自主导航体系,以及在星际旅行中实现更高精度的导航定位。这些前瞻性的思考,让我看到了航天科技无尽的潜力。我想象着未来的太空探索,机器人宇航员在遥远的星球上自由穿梭,自主完成科学考察任务,这都离不开像本书中所描述的先进导航技术。这本书为我们打开了一扇窗,让我们得以窥见航天科技更加辉煌的未来。 从阅读的体验上来说,虽然某些章节涉及的公式和算法对我来说是全新的领域,但我能够感受到作者们在组织内容、梳理逻辑上的用心。书中使用了大量的图表和示意图,来辅助说明复杂的概念,这对于理解非常有帮助。而且,章节之间的衔接也比较自然,能够引导读者一步步深入理解主题。我并非航天领域的专业人士,但能够从这本书中获得如此丰富的知识和深刻的启发,这本身就说明了作者们在内容深度和易读性之间的良好平衡。 总而言之,《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》是一部值得深入研读的力作。它不仅是航天科技领域的重要学术著作,更是一部充满国家情怀和科学精神的启示录。通过阅读此书,我不仅对航天器自主导航技术有了更全面的认识,也对中国航天事业的发展感到由衷的自豪。我强烈推荐这本书给所有对科技、对未来、对探索未知充满好奇的读者。

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当我第一次翻阅《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书时,一股浓厚的科技气息扑面而来。“国之重器”这几个字,就自带了一种国家战略层面的分量,预示着这本书所涵盖的内容绝非等闲。而“航天器多源信息融合自主导航技术”这个具体书名,则直接点明了其核心领域,这对于我这个对航天科技充满好奇的普通读者而言,无疑是打开了一扇通往未知领域的大门。 书中最让我着迷的部分,是其对“多源信息融合”的系统性论述。我一直觉得,在复杂的太空环境中,单一的信息源是不足以支撑航天器进行精确导航的。这本书则为我描绘了一幅全景图:如何将来自惯性测量单元(IMU)对运动的细微感知,星敏感器对遥远星光的精准识别,全球导航卫星系统(GNSS)提供的定位信息,甚至包括地球对地观测、月球表面地形匹配等多种来源的信息,通过一种智能的方式进行整合。作者们详细介绍了各种融合算法,例如卡尔曼滤波的线性最优估计,以及粒子滤波在处理非线性、非高斯问题时的强大能力。这种“集思广益”的技术,让航天器能够获得一个更全面、更准确的“自我认知”。 “自主导航”是这本书的另一个核心魅力。我一直对那些能够独立思考、自主行动的机器充满敬畏。在遥远的深空,通信延迟几乎是不可逾越的障碍,这意味着航天器必须拥有高度的自主性,能够独立完成任务。本书系统地阐述了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的多源信息进行实时的状态估计,如何进行路径规划以规避潜在的危险,以及如何精确控制航天器的姿态和轨道。这种“智慧”的设计,让我仿佛看到了航天器在宇宙中独自航行,依靠自身的力量完成探索的壮丽景象。 在技术细节上,书中对各种滤波算法的讲解尤为深入。虽然我可能无法完全掌握所有复杂的数学推导,但作者们通过大量的图示和清晰的文字说明,让我能够理解这些算法的核心原理。例如,卡尔曼滤波的递推性质,使得它能够在不断获得新数据的情况下,持续优化对航天器状态的估计。而粒子滤波则通过引入大量粒子来近似概率分布,展现出处理复杂非线性系统的强大能力。 我特别欣赏书中对“不确定性”处理的严谨性。航天器所处的环境充满了各种不确定因素,例如传感器噪声、模型误差、外部干扰等。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对细节的极致追求,充分体现了航天工程的严谨性。 更让我感到振奋的是,书中结合了我国在航天领域取得的一系列辉煌成就。从载人航天任务的精准对接,到月球和火星探测器的自主着陆,再到深空探测器的轨道设计,这些具体的应用案例,让我直观地感受到了自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个科技的殿堂,与无数杰出的科学家和工程师一同探索宇宙的奥秘。作者们以严谨的学术态度和深厚的专业功底,为我们构建了一个全面而深刻的自主导航技术图景。这本书不仅拓展了我的知识边界,更激发了我对科学探索和国家发展的热爱。

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《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书,当我第一次在书架上看到它时,就被其“国之重器”的宏大气魄所吸引。这不仅是一本书名,更是一种国家科技实力的象征。而“航天器多源信息融合自主导航技术”则精准地指出了本书的核心技术领域,这对于我这个对航天科技充满好奇的普通读者来说,是一次深入了解尖端技术奥秘的绝佳机会。 书中对“多源信息融合”的系统性讲解,令我印象深刻。在广袤而未知的太空中,航天器要实现精确导航,绝不能仅仅依赖单一的信息源。本书详细阐述了如何整合来自惯性测量单元(IMU)的运动信息、星敏感器对星空的识别、全球导航卫星系统(GNSS)的定位信号,以及可能的视觉导航、地形匹配等多种信息。作者们通过深入的数学推导和算法介绍,展示了如何利用卡尔曼滤波、粒子滤波等先进技术,将这些分散、甚至带有噪声的数据进行有机融合,最终形成一个高精度、高可靠性的导航解决方案。这种“集思广益”的智慧,让航天器能够更全面、更准确地“感知”自身所处的状态和环境。 “自主导航”是本书的另一大亮点,也是最让我感到兴奋的部分。在深空探索中,由于通信延迟的限制,航天器必须具备高度的自主决策和执行能力,才能够在没有地面实时指令的情况下,独立完成任务。本书系统地阐述了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的多源信息进行实时的状态估计,如何进行路径规划以规避障碍,以及如何精确控制航天器的姿态和轨道。这种“智慧”的设计,让我看到了航天器在宇宙中独立探索的无限可能。 在技术细节上,本书对卡尔曼滤波(Kalman Filter)及其衍生算法的讲解非常详实。这些算法就像是导航系统的“大脑”,能够根据实时观测数据和预设模型,不断地修正对航天器状态的估计。书中通过图表和深入浅出的文字,将复杂的数学推导变得相对易于理解。此外,对粒子滤波的介绍,也让我了解了其在处理非线性、非高斯噪声问题上的强大能力。 我对书中关于“不确定性”处理的严谨性印象深刻。航天器所处的太空环境充满了各种不确定性,例如传感器噪声、模型误差、外部干扰等。本书详细介绍了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对每一个细节都精益求精的态度,充分体现了航天工程的严谨性。 更让我感到自豪的是,本书还结合了我国在航天领域取得的一系列辉煌成就。从载人航天任务的精准对接,到月球和火星探测器的自主着陆,再到深空探测器的轨道设计,这些具体的应用案例,让我直观地感受到了自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书,我感觉自己仿佛置身于一个科技的殿堂,与无数杰出的科学家和工程师一同探索宇宙的奥秘。作者们以严谨的学术态度和深厚的专业功底,为我们构建了一个全面而深刻的自主导航技术图景。这本书不仅拓展了我的知识边界,更激发了我对科学探索和国家发展的热爱。

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当我第一次在书架上看到《国之重器出版工程——航天器多源信息融合自主导航技术》这本书时,就被它所蕴含的科技力量和国家战略意义所吸引。“国之重器”这几个字,本身就暗示着其背后承载的国家级项目和尖端科技,而“航天器多源信息融合自主导航技术”则直接指向了当前航天领域最核心、最具挑战性的技术之一。我虽然不是航天领域的专业人士,但对宇宙探索和科技前沿一直抱有浓厚的兴趣,因此,我非常渴望通过这本书来深入了解航天器如何在没有地面实时指挥的情况下,依靠自身完成复杂的导航和控制任务。 阅读过程中,我最受震撼的是书中对“多源信息融合”原理的系统阐述。航天器在复杂的太空环境中,常常面临信息不完整、不准确的情况。传统的单一信息源往往难以满足高精度、高可靠性的导航需求。本书则详细介绍了如何将来自惯性测量单元(IMU)、星敏感器、全球导航卫星系统(GNSS)、地形匹配导航(TERCOM)、视觉导航(VISNAV)等多种传感器的数据进行有机结合。作者们通过清晰的逻辑和详实的数学推导,展示了如何利用卡尔曼滤波、粒子滤波等先进算法,将这些异构、带有噪声的数据进行权衡、校正和优化,最终形成一个精确、鲁棒的航天器状态估计。这种“集众家之长”的智慧,让我对航天器的“感知”能力有了全新的认识。 “自主导航”是这本书的另一个核心主题,也是其最吸引人的地方。在遥远的深空,通信延迟是不可避免的物理限制,这意味着航天器必须具备高度的自主性,能够独立地进行决策和执行任务。本书详细解析了自主导航系统的构建,包括如何利用融合后的信息来实时估计航天器的位置、速度和姿态,如何进行路径规划以规避障碍,如何执行姿态控制以完成科学探测或操作任务。这种“智慧”的体现,让我不禁联想到那些孤军深入宇宙深处的探测器,它们能够独自面对未知,完成人类赋予的使命,这背后正是自主导航技术的强大支撑。 从技术细节来看,本书在算法的讲解上可谓精益求精。作者们不仅列出了复杂的数学公式,还通过大量的图表和流程图,将抽象的算法原理变得生动形象。例如,卡尔曼滤波的递推更新过程,以及粒子滤波如何在非线性、非高斯环境下通过蒙特卡洛方法进行概率近似,这些都让我对现代导航算法有了更深入的理解。即使对于非专业读者,也能通过文字的引导和图示的辅助,领会到算法设计的核心思想。 书中对于“不确定性”的处理,也给我留下了深刻的印象。航天器所处的环境复杂多变,传感器可能存在噪声和漂移,模型也存在一定的误差。本书详细阐述了如何量化这些不确定性,并设计鲁棒的导航算法和冗余系统来提高导航的可靠性和安全性。这种对每一个潜在风险都进行审慎考量的态度,充分体现了航天工程的严谨性和对安全的极致追求。 更让我感到振奋的是,本书并非仅仅停留在理论层面,而是结合了我国在航天领域取得的一系列辉煌成就。从载人航天工程的每一次成功对接,到月球探测和火星探测任务的精确着陆,再到深空探测器的自主飞行,这些具体的应用案例,让我直观地感受到了自主导航技术在国家重大航天项目中的关键作用。这不仅是对技术的展示,更是国家科技实力和创新能力的有力证明。 阅读这本书的过程,就像是一次知识的洗礼和思想的升华。它让我对航天器自主导航这一前沿技术有了更全面、更深刻的认识,也让我对中国航天事业的发展充满了自豪和期待。这本书为我打开了一扇通往科技前沿的窗户,让我得以窥见那些在浩瀚宇宙中默默奉献的“国之重器”背后所蕴含的智慧与力量。

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