船用调制型惯性导航及其组合导航技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王秋滢 著

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• 导航技术
• 姿态控制
• 传感器
• 自动控制
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店铺： 墨林阁图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112429

商品编码：29434314675

包装：平装-胶订

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名：船用调制型惯性导航及其组合导航技术

定价：72.00元

作者：王秋滢

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787118112429

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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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。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《精微校准：高精度惯性导航与融合应用深度解析》 本书聚焦于现代导航技术的核心——惯性导航系统（INS）及其在复杂环境下的融合应用，旨在为相关领域的科研人员、工程师以及技术爱好者提供一份详尽而深入的知识体系。我们抛开概念性的宏观论述，直击技术细节，从理论基础到工程实践，层层剥茧，力求展现高精度惯性导航系统及其与其他导航技术的融合所能达到的前所未有的精准度与鲁棒性。 第一部分：惯性导航系统核心原理与误差抑制 本部分将系统性地阐述惯性导航系统的基本工作原理，从最基础的惯性传感器（陀螺仪和加速度计）的物理特性、工作机制出发，详细介绍如何通过集成这些传感器的数据来推算载体的速度、位置和姿态。我们将深入剖析惯性导航系统在工作过程中不可避免产生的各类误差源，例如： 传感器固有误差： 包括零偏、尺度因子误差、轴不对准误差、随机噪声等。我们将详细分析这些误差的产生机理，并介绍其对导航精度的影响规律。 平台误差： 由于导航平台（如万向架）的运动特性引入的误差，例如由于万向架摩擦、不平衡等导致的误差。 系统误差： 包括由于未校准的参数、模型不精确等导致的系统性误差。 地球模型误差： 地球非均匀引力场、地球自转等对导航精度的影响。 在此基础上，本书将重点介绍主动抑制和补偿这些误差的先进技术。我们将详细探讨： 自校准技术： 如何利用系统的内部信息，通过复杂的算法在导航过程中实时估计并补偿传感器和系统的误差。例如，利用卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）、扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）、无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）等状态估计方法，将传感器数据与预设模型相结合，实现误差的动态跟踪与校正。 高精度传感器校准方法： 介绍实验室级的静态校准技术，如七参数法、多位置法等，以及在实际应用中更为复杂和高效的动态校准方法，包括利用已知轨迹进行校准、利用外部基准进行校准等。 算法优化与模型改进： 探讨如何通过优化滤波算法的参数设置，改进惯性导航模型，例如引入更精细的地球引力模型、大气模型等，以提升导航精度。 抗干扰技术： 针对外部环境可能引入的干扰，如机械振动、温度变化等，介绍相应的抑制和补偿策略。 第二部分：惯性导航系统的深化与拓展 在本部分，我们将超越基础理论，深入探讨惯性导航系统在不同应用场景下的深化与拓展。 高动态环境下的导航： 针对飞行器、导弹、高速列车等高动态载体，研究惯性导航系统在剧烈运动、高加速度、高角速率条件下的性能表现，以及为此设计的特殊补偿算法和硬件结构。例如，我们将讨论陀螺仪的二阶效应、加速度计的科里奥利效应等在高动态下的影响，以及如何设计相应的补偿模型。 低成本惯性传感器集成与应用： 随着MEMS（微机电系统）技术的进步，低成本惯性传感器的性能不断提升，本书将探讨如何有效地利用这些传感器，通过先进的滤波和融合算法，在有限的成本下实现可接受的导航精度，并分析其在消费级电子产品、无人机等领域的应用潜力。 特定载体平台下的惯性导航： 航空航天领域： 深入分析飞机、卫星等在复杂空域和轨道环境下，惯性导航系统面临的挑战，例如大范围的姿态变化、地球引力场的变化等，并探讨相应的技术解决方案，如星敏感器与惯性导航的融合、光纤陀螺与激光陀螺在航空航天中的应用。 地面交通领域： 重点研究惯性导航系统在汽车、无人驾驶车辆、高速列车等中的应用。这包括在GPS信号弱或丢失（如隧道、城市峡谷）时的自主导航能力，以及与车身动力学模型的融合，提升导航的平滑性和准确性。 水下导航： 探讨惯性导航系统在潜艇、AUV（自主水下机器人）等水下平台的关键作用。由于水下环境GPS信号无法穿透，惯性导航成为核心的自主导航手段。我们将分析水下环境的特殊性，如声纳、深度计等辅助导航的融合，以及如何应对水流、重力异常等影响。 特种作业装备： 涉及深海探测、地质勘探、军事侦察等领域的特种装备，对其导航精度和可靠性有极高要求。本书将结合这些具体场景，分析惯性导航系统的设计与优化策略。 第三部分：惯性导航与其他导航技术的融合（组合导航） 本部分是本书的重中之重，我们将系统地阐述惯性导航系统如何与其他导航技术进行优势互补，形成强大的组合导航系统，实现整体性能的飞跃。 组合导航的基本框架与滤波原理： 详细介绍组合导航的数学模型，包括状态向量的定义、系统方程、量测方程等。重点阐述不同滤波算法在组合导航中的应用： 卡尔曼滤波及其变种： EKF、UKF、平方根UKF（SR-UKF）等，及其在不同导航系统融合中的适用性分析。 粒子滤波（Particle Filter, PF）： 在非线性、非高斯环境下，粒子滤波的原理及在组合导航中的应用前景。 GNSS/INS 组合导航： 这是目前最普遍、最重要的组合导航方式。我们将深入剖析： GPS/INS 融合策略： 浅层融合（如松耦合）与深层融合（如紧耦合）的原理、优缺点及适用场景。 GNSS 信号可用性与可靠性问题： 在城市峡谷、室内、干扰环境下，GNSS 信号的失效或不可靠性，以及 INS 如何在这种情况下发挥其自主导航的能力，实现导航的连续性。 高精度 RTK-INS 融合： 讨论实时动态差分（RTK）技术与 INS 结合，实现厘米级甚至毫米级的精确定位，在自动驾驶、高精度测绘等领域的应用。 多模 GNSS 融合： 整合 GPS、GLONASS、Galileo、北斗等多个卫星导航系统，提高定位的可用性和鲁棒性。 其他导航技术的融合： 里程计（Odometry）与 INS 融合： 在地面车辆应用中，车轮里程计提供相对运动信息，与 INS 结合可以提高短时的位置和速度估计精度，尤其是在 GNSS 信号丢失时。 视觉里程计（Visual Odometry, VO）/视觉惯性里程计（Visual-Inertial Odometry, VIO）与 INS 融合： 探讨利用摄像头获取的图像信息，通过视觉特征的匹配与跟踪来估计载体运动，并将其与 INS 的测量进行融合。VIO 结合了相机和 IMU（惯性测量单元）的数据，能够实现更精确、更鲁棒的自主定位，特别是在 GNSS 信号不可用或不可靠的场景。我们将深入分析 VIO 的算法框架，如基于特征点的 VIO、基于图优化的 VIO 等。 激光雷达（LiDAR）与 INS 融合： LiDAR 提供高精度的三维点云信息，通过点云匹配（如 ICP 算法）可以实现精确定位。与 INS 融合可以进一步提升定位的实时性和鲁棒性，尤其是在动态环境中。 惯性传感器与地磁、气压计等辅助信息融合： 探讨如何在特定环境下，利用地磁传感器（提供航向信息）、气压计（提供高度信息）等辅助信息，与 INS 形成互补，提升整体导航性能。 基站定位（如 Wi-Fi, 5G）与 INS 融合： 在室内或特定区域，基站定位可以提供位置参考，与 INS 融合可以弥补 INS 的长期漂移问题。 第四部分：组合导航系统的工程实现与挑战 本书最后一部分将回归工程实践，探讨组合导航系统的实际开发、部署和维护中可能遇到的问题。 系统集成与硬件选型： 如何根据具体应用需求，选择合适的惯性传感器、GNSS 接收机、计算平台等硬件，并进行高效的系统集成。 软件开发与实时性要求： 组合导航算法对计算资源和实时性要求较高，本书将讨论软件架构设计、算法优化以及并行计算等技术，以满足实时导航的需求。 数据同步与标定： 不同传感器之间的数据采集频率、时间戳同步是组合导航的关键。同时，传感器之间的外参（位置、姿态关系）标定也是影响精度的重要因素。本书将详细介绍这些技术。 鲁棒性设计与故障诊断： 在实际应用中，传感器可能发生故障，或者导航环境发生突变。本书将探讨如何设计鲁棒的组合导航系统，以及进行故障检测与隔离（FDI）的策略。 性能评估与测试： 如何科学地评估组合导航系统的精度、稳定性和可靠性，包括室内仿真测试、外场实测等环节。 《精微校准：高精度惯性导航与融合应用深度解析》力求以严谨的学术态度，结合前沿的工程实践，为读者构建一个完整、深入、实用的惯性导航与组合导航技术知识体系。本书的每一个章节都将紧扣核心技术，避免空泛的理论叙述，强调算法的细节、误差的分析以及实际应用的考量，旨在帮助读者真正掌握这项关键的现代导航技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我真的在书店里翻了很久，一开始是被那个硬朗的封面吸引，带着一种科技感和探索未知的感觉。我本身就对海洋科学和航海技术有点兴趣，再加上“惯性导航”这个词，总觉得里面藏着许多关于如何让船只精准定位的奥秘。我之前接触过一些关于GPS的科普，知道它依赖卫星信号，但如果船只在某些极端环境下，比如遇到强烈的电磁干扰，或者在远离陆地的深海区域，GPS信号就会变得不可靠。那么，惯性导航系统是如何做到在没有外部信号的情况下，依然能维持船只的航向和位置的呢？这本书的名字给了我很大的想象空间，我脑海里勾勒出的是一幅画面：在茫茫大海上，一艘巨轮依靠自身内置的精密仪器，如同拥有了“内在的罗盘”一般，准确无误地驶向目的地。我特别好奇，书中是否会详细介绍惯性导航系统的基本原理，比如陀螺仪和加速度计是如何工作的，它们内部的传感元件又是如何被设计得如此敏感且稳定的？还有，对于“调制型”这个词，它又意味着什么？是不是在惯性导航的基础上，还加入了一些特殊的信号处理或者误差补偿技术，来进一步提升导航的精度和鲁棒性？我期待能读到关于这方面深入浅出的讲解，最好能配上一些清晰的图示，让我这个门外汉也能有所领悟。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，其实是因为我在寻找关于船舶动力学和控制的一些资料，结果不小心翻到了这本书。虽然题目看上去有点专业，但“组合导航技术”这个词引起了我的注意。我一直觉得，单一的导航方式总会有其局限性，就像我们平时走路，只看地图有时也会迷路，但如果同时还能听到路人的指引，或者看到周围的标志性建筑，就会更加安心。我猜想，这本书可能是在探讨如何将不同的导航技术，比如惯性导航、GPS、声纳、甚至是一些视觉传感器，结合起来，形成一个更加强大、可靠的导航系统。这种“组合”的概念，让我觉得非常有前景，尤其是在处理海洋环境中的复杂情况时。比如，当GPS信号丢失时，惯性导航可以作为备用，但惯性导航本身又会随时间累积误差，那么是不是可以通过其他传感器的数据来校正惯性导航的误差呢？书中是否会详细介绍这些不同导航技术之间的融合策略？是如何做到取长补短，互相印证的？我很有兴趣了解，在实际的船舶应用中，会采用哪些具体的组合导航方案，它们是如何设计和实现的，又能在哪些方面带来性能上的提升，比如在恶劣天气下的航行安全，或者在复杂港口区域的精细化操作。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对海洋工程领域充满好奇的爱好者，我经常在书店里浏览与海洋、船舶、科技相关的书籍。这本书的标题“船用调制型惯性导航及其组合导航技术”虽然听起来有点技术性，但“惯性导航”和“组合导航”这两个词组合在一起，让我觉得它可能在讲述一种非常前沿的导航方式。我一直以为，船只的导航主要依靠GPS，但这本书似乎在暗示，还有一种更“内在”、更自主的导航方式，那就是惯性导航。我特别想知道，惯性导航在船上的具体优势是什么？它是否能够应对GPS信号不稳定的情况？比如在海底探索，或者在极端天气下，惯性导航能否成为一种可靠的“备胎”？“调制型”这个词，对我来说是一个全新的概念，我猜测它可能是在说一种特定的技术手段，用来优化惯性导航系统的性能，或者是一种新的信号处理方法。而“组合导航”则更让我感到兴奋，仿佛是把两种甚至更多的导航技术巧妙地结合在一起，形成一个更加强大、精确的系统。我希望这本书能用相对通俗易懂的语言，为我揭示这些复杂技术的奥秘，让我能够理解它们是如何在现代船舶上发挥作用的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名船舶工程的学生，在准备毕业论文的时候，导师推荐我查找一些关于先进导航技术的内容，所以我就看到了这本书。我之前对惯性导航有过一些基本的了解，知道它是一种自主导航系统，主要用于导弹、飞机等领域，但在船上的应用似乎不如GPS普遍。这本书的题目，尤其是“船用”这个限定词，让我觉得非常贴合我的研究方向。我想了解的是，相比于其他平台，船舶这种特殊的载具，在惯性导航系统的设计和应用上，会面临哪些独特的挑战？例如，船舶的运动幅度较大，而且会受到海浪、风等环境因素的干扰，这些都会对惯性传感器的精度产生影响。那么，书中是否会讨论如何克服这些挑战，比如采用更高精度的传感器，或者开发更复杂的滤波算法来抑制噪声？另外，“调制型”这个概念，我第一次在惯性导航的语境下听到，感觉它可能是在说一种更高级的信号处理方式，或者是一种特定的技术路径，用来增强系统的性能。我希望书中能够提供一些具体的工程实现细节，比如在算法层面，或者在硬件设计层面，能够给我一些启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，简洁而富有力量，我平时比较喜欢阅读一些与工业技术相关的书籍，尤其是那些能够解决实际工程问题的。我看到“惯性导航”这个词，就联想到一些高端的工程领域，比如航空航天和军事技术。但“船用”这个词，又让我觉得它更加接地气，跟我们的日常生活息息相关。我很好奇，在船舶的导航系统中，惯性导航技术是如何发挥作用的？它的出现，是否意味着船舶导航已经进入了一个全新的阶段？书中是否会深入探讨惯性导航技术在船舶上的具体应用场景，比如远洋航行、深海探测，甚至是水下航行？我特别想知道，如果一艘船完全依赖惯性导航，它在航行过程中，是否能够做到精准地跟踪预设航线，并且实时准确地反馈当前的位置和姿态信息？还有，“组合导航技术”听起来就像是一种“强强联合”，将惯性导航的自主性与GPS的绝对定位能力结合起来，这种组合会带来什么样的优势？我期待书中能有关于这方面的技术解读，让我对现代船舶导航有一个更全面的认识。