船用调制型惯性导航及其组合导航技术9787118112429 国防工业出版社 王秋滢 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王秋滢 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112429

商品编码：29395217109

包装：平装-胶订

出版时间：2017-06-01

图书基本信息
图书名称	船用调制型惯性导航及其组合导航技术
作者	王秋滢
定价	72.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118112429
出版日期	2017-06-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	大16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

王秋滢*的《船用调制型惯性导航及其组合导航技术》共分为11章，主要论述了船用调制型惯性导航系统技术及相关知识。**～3章为**部分，主要介绍了惯性导航基础知识、惯性导航系统基本工作原理及误差建模分析。第4～7章为第2部分，重点论述了调制型惯性导航系统，主要包括调制型惯性导航系统基本原理与误差分析、相对地理坐标系旋转的调制技术研究、相对地球自转轴旋转的调制技术研究以及基于罗经原理/Butterworth滤波器的姿态/速度误差抑制技术研究。第8～11章为第3部分，重点研究基于调制型惯性系统的组合导航技术，分别介绍了调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案、船用星敏感器抗环境干扰误差抑制技术、调制型惯性导航/计程仪组合导航方案、基于调制型惯性导航/计程仪的计程仪误差抑制技术。 本书对从事惯性技术的工程技术人员具有重要的参考价值，也可作为高等院校惯性技术相关专业的研究生教材。

作者简介

目录

部分 导航基础知识章 惯性导航概述 1.1 什么是惯性导航 1.2 惯性导航发展概况 1.2.1 捷联惯性导航发展现状 1.2.2 调制型惯性导航发展现状 1.2.3 无源组合导航发展现状第2章 坐标系基础知识 2.1 坐标系定义 2.2 坐标系间关系第3章 惯性导航系统基本工作原理及误差建模分析 3.1 惯性导航系统基本原理 3.2 惯性导航系统误差传播方程 3.3 惯性导航系统误差源分类第2部分 调制型惯性导航系统第4章 调制型惯性导航系统基本原理与误差分析 4.1 调制型惯性导航系统基本原理 4.1.1 旋转调制基本原理 4.1.2 旋转调制误差源分类 4.2 旋转机构转动精度对旋转调制影响分析 4.2.1 旋转机构角变速运动对旋转调制影响及抵消方法 4.2.2 单轴旋转转台倾角对旋转调制影响及测量方法 4.3 旋转机构测角精度对旋转调制影响分析 4.3.1 旋转机构测角延迟影响分析 4.3.2 旋转机构测角精度影响分析 4.4 载体角运动对旋转调制影响分析 4.4.1 载体角运动与调制轴垂直 4.4.2 载体角运动与调制轴同向 4.4.3 载体角运动对旋转调制影响仿真分析第5章 相对地理坐标系旋转的调制技术研究 5.1 惯性组件输出误差模型 5.2 相对地理坐标系旋转的旋转方案设计原则 5.2.1 陀螺仪常值漂移抵消原则 5.2.2 陀螺仪刻度因数误差抵消原则 5.2.3 陀螺仪安装误差抵消原则 5.2.4 惯性组件误差项抵消原则 5.3 单轴旋转调制型惯性导航系统技术研究 5.3.1 单轴旋转调制正反转停方案 5.3.2 单轴转停调制系统误差方程 5.4 双轴旋转调制型惯性导航系统技术研究 5.4.1 双轴旋转调制正反转停方案 5.4.2 双轴转停调制系统误差方程第6章 相对地球自转轴旋转的调制技术研究 6.1 相对地球自转轴调制技术的提出 6.1.1 相对地球自转轴旋转调制目的 6.1.2 地球转速抵消原则 6.1.3 IMU定轴转动性质 6.2 相对地球自转轴旋转方案设计原则 6.2.1 陀螺常值漂移抵消原则 6.2.2 陀螺刻度因数误差抵消原则 6.2.3 陀螺安装误差抵消原则 6.3 相对地球自转轴旋转调制型惯性导航系统 6.3.1 相对地球自转轴旋转调制方案设计 6.3.2 相对地球自转轴调制下惯性组件调制特性 6.3.3 相对地球自转轴旋转调制方案实现方法 6.3.4 相对地球自转轴旋转调制导航信息误差特性第7章 基于罗经原理/Butterworth滤波器的姿态/速度误差抑制技术研究 7.1 旋转调制阻尼技术需要解决问题 7.1.1 基于串联校正的阻尼技术基本原理 7.1.2 串联校正阻尼技术频域分析 7.2 基于罗经原理的旋转调制姿态误差抑制算法研究 7.2.1 罗经回路对准基本原理 7.2.2 基于罗经原理的罗经法姿态解算 7.2.3 基于罗经原理的姿态误差抑制算法设计 7.2.4 罗经参数与阻尼系数等效关系 7.3 基于Butterworth滤波器的速度误差抑制算法研究 7.3.1 速度振荡误差抑制方法 7.3.2 Butterworth滤波器设计 7.4 基于双程序解算的调制型惯性导航系统 7.5 双导航解算程序陀螺误差估算方法 7.5.1 陀螺仪误差项估算基本原理 7.5.2 陀螺仪误差六位置估算方法第3部分 组合导航第8章 调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案 8.1 星敏感器基本原理 8.2 星敏感器误差特性分析 8.3 调制型惯性导航/星敏感器组合导航方案建立 8.3.1 基于卡尔曼滤波的信息融合方案 8.3.2 基于信息耦合的信息融合方案 8.4 位置未知条件下的惯性/星敏感器粗对准方法 8.4.1 传统惯性导航粗校准基本原理 8.4.2 加速度计输出模型建立及投影转换 8.4.3 基于星敏感器/加速度计的粗对准技术第9章 船用星敏感器抗环境干扰误差抑制技术 9.1 基于ADE—BPNN的信息延迟补偿方法 9.1.1 自适应差分进化神经网络基本原理 9.1.2 基于ADE—BPNN的姿态预测技术 9.2 基于PSO—BPNN的系统观测量预测技术 9.2.1 基于粒子群优化算法的BP神经网络基本原理 9.2.2 基于PSOBPNN的系统观测量预测技术0章 调制型惯性导航/计程仪组合导航方案 10.1 计程仪基本原理与误差特性分析 10.1.1 计程仪基本原理 10.1.2 计程仪误差特性分析 10.2 调制型惯性导彬计程仪组合导航方案 10.2.1 组合导航基本原理与可观测性分析 10.2.2 能观测性分解与运动路径设计 10.2.3 基于自适应量测噪声抑制的组合导航方法1章 基于调制型惯性导j妙计程仪的计程仪误差抑制技术 11.1 基于双导航解算程序的DvL常值误差估算方法 11.1.1 DvL常值测速误差在罗经算法中的影响 11.1.2 DvL常值误差估算方法研究 11.1.3 DVL误差估算精度分析 11.2 基于自适应联邦滤波的多传感器信息融合技术 11.2.1 基于自适应信息分配因子的联邦滤波算法 11.2.2 多传感器抗干扰信息融合技术附录A附录B参考文献

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文摘

序言

探索星辰大海的定位之眼：惯性导航与组合导航的奥秘 在浩瀚的海洋、神秘的太空，乃至无垠的地下空间，精准的定位能力是任务成功的基石。而“船用调制型惯性导航及其组合导航技术”正是实现这一目标的强大引擎。这本书深入剖析了这一领域的核心技术，揭示了如何通过精密的传感器、巧妙的算法，让舰船、潜艇、飞行器乃至深海探测器，都能在复杂的环境中“找准方向，定位自身”。 惯性导航：脱离外部信号的独立定位 惯性导航系统的核心在于其“独立性”。它不依赖于任何外部的信号源，例如GPS、北斗等卫星系统，而是依靠自身携带的高精度传感器来感知和测量载体的运动。想象一下，一位盲人只需通过触摸和感受周围环境的细微变化，就能大致判断自己的位置和方向，惯性导航系统的工作原理与之有异曲同工之妙。 其心脏部分是惯性测量单元（IMU），通常由陀螺仪和加速度计组成。陀螺仪负责感知载体的角速度，即绕自身轴线的旋转变化；加速度计则测量载体的线加速度，即沿着三个相互垂直轴向的速度变化。通过对这些原始数据的持续采集和积分计算，惯性导航系统能够实时推算出载体的姿态（方向）、速度和位置。 陀螺仪的智慧：传统上，陀螺仪主要依靠高速旋转的飞轮来维持其指向稳定性。然而，随着技术的发展，光纤陀螺仪（FOG）和激光陀螺仪（RLG）已成为现代惯性导航的主流。它们利用光的干涉或谐振效应，避免了机械结构的磨损和精度衰减，极大地提升了测量精度和可靠性。书中将详细探讨这些先进陀螺仪的工作原理、结构特点以及在实际应用中的优势。例如，光纤陀螺仪如何通过测量光在旋转参考系中传播路径上的相位差来实现高精度角速度测量，以及激光陀螺仪如何利用激光在旋转环腔内传播时产生的多普勒频移来计算角速度。 加速度计的洞察：加速度计则负责测量载体在惯性空间中的直线运动。从简单的摆式加速度计到更先进的压电式、力平衡式和微机电系统（MEMS）加速度计，其测量原理和精度也在不断进步。书中会深入解析不同类型加速度计的结构、工作方式以及对外部环境干扰（如温度、振动）的补偿方法。例如，力平衡式加速度计如何通过反馈力来抵消重力影响，保证对惯性加速度的精确测量，以及MEMS加速度计如何利用微加工技术实现小型化、低功耗和高集成度。 惯性导航的挑战与“调制”的艺术 尽管惯性导航系统拥有独立工作的优势，但其最大的挑战在于误差的累积。由于传感器本身存在固有的噪声和不确定性，每一次积分运算都会引入微小的误差。这些误差会随着时间的推移不断累积，导致系统推算出的位置和速度逐渐偏离真实值。这种现象被称为“漂移”。 为了克服这一难题，“船用调制型惯性导航”应运而生。这里的“调制”并非简单的信号叠加，而是一种精巧的误差抑制技术。书中将详细阐述这些调制技术，例如： 平台调制的原理：传统的平台式惯性导航系统将IMU安装在一个能够随载体姿态变化而调整方向的平台上。通过在平台上引入特定频率的周期性运动（即“调制”），可以使传感器在测量过程中周期性地“翻转”，从而将系统误差“平均化”，降低其对长期位置推算的影响。书中会深入剖析平台调制的具体实现方式，例如双平台、三平台结构的优劣，以及如何选择合适的调制频率和幅度以达到最佳的误差抑制效果。 输出轴调制：另一种重要的调制方式是对惯性测量单元的输出轴进行调制。通过周期性地改变传感器的测量轴线，或者在某些轴线上施加特定的运动，可以使传感器测量到的信号中包含与误差项相关的调制成分，从而在后续的信号处理中将这些误差项分离出来。书中将探讨不同类型的输出轴调制，如正弦调制、方波调制等，以及它们在不同应用场景下的适用性。 其他先进的调制策略：除了上述经典方法，书中还会介绍更前沿的调制技术，例如多频调制、自适应调制等，这些技术能够根据实时环境和系统状态动态调整调制策略，以实现更优的误差抑制效果。 组合导航：融合智慧，提升精度 正如“行百里者半九十”，即使是经过调制优化的惯性导航系统，在长时间独立运行时，其误差也难以完全消除。这时，“组合导航”技术就显得尤为重要。它并非独立的技术，而是将惯性导航系统与其他导航定位技术（如卫星导航系统、天文导航、声纳导航、磁罗盘等）相结合，取长补短，实现更全面、更精准的定位。 组合导航的核心在于数据融合算法。通过巧妙的算法，将来自不同导航源的信息进行融合处理，从而实现以下目标： 提高定位精度：卫星导航系统（如GPS、北斗）虽然精度高，但容易受到信号遮挡、多径效应等影响，尤其是在水下、室内或峡谷等区域。惯性导航系统恰好可以弥补这些不足。通过融合，可以在卫星信号丢失时，惯性导航系统继续提供可靠的位置信息，从而保证整个系统的连续性和可用性。 增强鲁棒性：单一导航系统的故障或失效，可能导致整个导航系统瘫痪。组合导航通过多源融合，可以显著提高系统的鲁棒性。即使其中一个或几个导航源出现问题，系统仍然可以依靠其他可用信源继续工作。 扩大导航范围：某些导航技术，如水下声纳导航，其作用范围有限。将其与惯性导航系统相结合，可以实现更大范围内的精准定位。 书中将重点介绍几种关键的组合导航融合算法： 卡尔曼滤波（Kalman Filter，KF）：这是组合导航中最经典、应用最广泛的算法之一。卡尔曼滤波是一种最优线性估计器，它能够根据系统的动态模型和测量噪声，以递归的方式对系统状态进行估计。书中会详细介绍标准卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）等不同变体，以及它们在组合导航中的具体应用。例如，如何将惯性导航系统输出的位置、速度、姿态作为系统的状态变量，将卫星导航系统提供的更高精度的位置信息作为测量值，通过卡尔曼滤波来校正惯性导航的误差。 粒子滤波（Particle Filter，PF）：对于非线性系统和非高斯噪声的情况，粒子滤波表现出更强的优势。它通过一系列随机样本（粒子）来近似表示状态的概率分布，适用于更复杂的组合导航场景。书中将深入探讨粒子滤波的原理，以及在处理复杂船体运动、非线性传感器模型等情况下的应用。 其他融合算法：除了卡尔曼滤波和粒子滤波，书中还会介绍其他一些新兴的融合算法，如基于优化的方法、神经网络融合等，为读者提供更广阔的技术视野。 船用导航的特殊性与挑战 “船用”二字，点明了这本书的应用场景——船舶、潜艇等海洋载体。海洋环境的特殊性，对导航系统提出了更高的要求： 恶劣的海洋环境：风浪、涌动、盐雾、磁场干扰等都会对导航传感器的性能造成影响。书中会探讨如何通过硬件设计、软件补偿等方式来应对这些挑战。例如，如何对加速度计和陀螺仪进行抗震动、防腐蚀设计，以及如何利用磁力计进行环境磁场补偿。 水下导航的困境：GPS信号无法穿透海水，使得水下导航成为一个巨大的挑战。潜艇、AUV（自主水下航行器）等水下装备，严重依赖惯性导航和声纳导航的组合。书中将重点讨论水下组合导航的特殊技术，如声学多普勒测速仪（ADCP）、水下信标导航等与惯性导航的融合。 高动态性与大范围运动：舰船、潜艇的运动姿态可能发生剧烈变化，尤其是在复杂海况下。惯性导航系统的动态性能和组合导航算法的快速响应能力至关重要。 技术展望与未来发展 本书的最后一章，将展望惯性导航与组合导航技术的未来发展趋势。随着人工智能、大数据、高精度传感器技术的发展，未来的导航系统将更加智能化、自主化和高精度化。例如： 深度学习在导航中的应用：利用深度学习算法来优化传感器数据处理、预测传感器误差、甚至直接进行导航推算，将成为新的研究方向。 微型化、低成本惯性导航：MEMS技术的不断进步，将使得惯性导航系统更加小型化、低功耗、低成本，从而推广到更多应用领域。 多模态融合与协同导航：将更多的导航源（如视觉导航、激光雷达导航）与惯性导航相结合，实现更强大的环境感知和定位能力。 区块链技术的引入：可能用于导航数据的溯源和安全校验，确保导航信息的真实可靠。 结语 “船用调制型惯性导航及其组合导航技术”一书，不仅是对现有技术的系统梳理和深入讲解，更是对未来导航领域的一次前瞻性探索。它为读者打开了一扇通往精准定位世界的大门，无论您是科研人员、工程师，还是对海洋探索、航空航天充满好奇的爱好者，都能从中获得宝贵的知识和启迪，共同迎接挑战，开拓更广阔的未知领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计风格很严谨，字体和排版都非常规整，给我一种值得信赖的感觉。我一直对精密测量和导航技术很感兴趣，尤其是在当前国家大力发展海洋事业和国防力量的背景下，先进的导航技术显得尤为重要。这本书的题目“船用调制型惯性导航及其组合导航技术”，就精确地戳中了我的兴趣点。我非常好奇“调制型”惯性导航究竟是怎么回事，它与传统的惯性导航系统在原理上有什么区别，又能在实际应用中带来哪些优势，比如提高测量精度、增强抗干扰能力、或者降低成本等等。书中关于“组合导航”的部分更是让我期待，如何在复杂的海洋环境中，将惯性导航与其他导航系统（如北斗、GPS、声纳等）进行有效的融合，以达到高精度、高可靠性的导航目标。我希望这本书能够提供清晰的理论阐述和深入的算法分析，让我能够系统地学习和理解这些先进的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书脊设计非常具有学术气息，让人一眼就能看出这是一本技术含量较高的著作。我平时对军事科技领域的发展非常关注，特别是那些能够提升国家海空实力的高精尖技术。惯性导航系统正是其中之一，它在许多关键领域都扮演着至高无上的角色，尤其是在水下导航和高机动性平台的应用上。这本书题目中的“船用”二字，直接点明了其应用场景，而“调制型”则暗示了其中可能蕴含着作者在技术上的独到之处。我迫切地想知道，这种“调制”技术是如何被应用到惯性导航中的，它是否能够解决传统惯性导航在长期使用中存在的累积误差问题，或者在复杂环境下提高其可靠性。另外，关于“组合导航”，我希望书中能够详尽地探讨如何将惯性导航与卫星导航、雷达导航等多种手段相结合，以构建一个更加稳定、精准、全面的导航体系，特别是在GPS信号可能受干扰或失效的情况下，这种组合导航的优势会更加凸显。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《船用调制型惯性导航及其组合导航技术》后，我首先被其扎实的专业感所吸引。书的封皮设计虽然朴素，但却透露出一种厚重感，这让我预感内容会非常充实。作为一个对海军装备及其背后技术原理充满好奇的人，我一直对惯性导航系统在舰船上的应用有着浓厚的兴趣。特别是“调制型”这个概念，让我觉得这本书可能在惯性导航的某些关键技术上有所突破和创新。我希望书中能够详细介绍这种“调制”方式的具体实现原理，以及它与传统惯性导航技术相比，在精度、稳定性和抗干扰能力方面能带来哪些显著的提升。当然，书中关于“组合导航”的部分更是让我期待，如何在复杂的海洋环境中，有效地整合惯性导航与其他导航信息，例如GPS、水下信标、或者声学探测系统，以达到全天候、高精度的导航能力，这无疑是本书的核心价值之一。我期待从中学习到先进的融合算法和实际应用的案例。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股专业和沉稳，深蓝色的背景搭配银色的标题，非常符合“国防工业出版社”的定位。我拿到书的时候，就感觉它不是那种泛泛而谈的科普读物，而是实实在在的硬核技术书籍。翻开目录，各种缩写和专业名词扑面而来，比如“惯性测量单元”、“姿态测量”、“航位推算”、“卡尔曼滤波”等等，瞬间就感受到作者在其中倾注的心血。我尤其对其中关于“组合导航”的部分很感兴趣，毕竟在实际应用中，单一的导航方式往往难以满足高精度、高可靠性的要求。我期待这本书能深入浅出地解释，如何将惯性导航与其他导航系统（比如GPS、北斗等）进行有机结合，以克服各自的缺点，实现更鲁棒的导航性能。同时，书中对“调制型惯性导航”的详细阐述，也让我非常好奇，这种特殊的调制方式究竟能带来哪些优势，比如提高精度、增强抗干扰能力，或者在特定环境下提供更可靠的测量。我对书中的数学模型和算法推导部分充满了期待，希望能从中学习到严谨的科学方法和解决实际问题的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简洁大气，厚实的纸张和清晰的排版给人一种可靠感。作为一名对现代导航技术有初步了解的爱好者，我一直对惯性导航系统在军事和航空航天领域的应用非常着迷。尤其是当了解到它能够独立于外部信号运作时，更是对其潜力感到惊叹。这本书的出现，无疑为我提供了一个深入了解这一前沿技术的好机会。我尤其关注的是书中对“惯性导航”在“船用”场景下的具体应用和优化，这其中可能涉及到许多海洋环境下的特有挑战，例如船舶的运动特性、海浪的影响、以及可能存在的磁场干扰等。我希望书中能够详细阐述这些挑战如何被“调制型”技术所克服，以及作者是如何通过理论建模和算法设计来解决这些问题的。此外，“组合导航”部分也是我非常期待的，我希望能够了解到如何将惯性导航与卫星导航、声纳导航等其他系统进行有效的融合，从而实现更全面、更可靠的定位和姿态估计。这本书的深度和专业性，让我相信它一定能满足我进一步学习的需求。