船用調製型慣性導航及其組閤導航技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王鞦瀅 著

圖書標籤:

• 慣性導航
• 組閤導航
• 船舶導航
• 調製慣性導航
• 導航技術
• 姿態控製
• 傳感器
• 自動控製
• 海洋工程
• 精密導航

店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118112429

商品編碼：29434314675

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-06-01

基本信息

書名：船用調製型慣性導航及其組閤導航技術

定價：72.00元

作者：王鞦瀅

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2017-06-01

ISBN：9787118112429

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：大16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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王鞦瀅*的《船用調製型慣性導航及其組閤導航技術》共分為11章，主要論述瞭船用調製型慣性導航係統技術及相關知識。**～3章為**部分，主要介紹瞭慣性導航基礎知識、慣性導航係統基本工作原理及誤差建模分析。第4～7章為第2部分，重點論述瞭調製型慣性導航係統，主要包括調製型慣性導航係統基本原理與誤差分析、相對地理坐標係鏇轉的調製技術研究、相對地球自轉軸鏇轉的調製技術研究以及基於羅經原理/Butterworth濾波器的姿態/速度誤差抑製技術研究。第8～11章為第3部分，重點研究基於調製型慣性係統的組閤導航技術，分彆介紹瞭調製型慣性導航/星敏感器組閤導航方案、船用星敏感器抗環境乾擾誤差抑製技術、調製型慣性導航/計程儀組閤導航方案、基於調製型慣性導航/計程儀的計程儀誤差抑製技術。
本書對從事慣性技術的工程技術人員具有重要的參考價值，也可作為高等院校慣性技術相關專業的研究生教材。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《精微校準：高精度慣性導航與融閤應用深度解析》 本書聚焦於現代導航技術的核心——慣性導航係統（INS）及其在復雜環境下的融閤應用，旨在為相關領域的科研人員、工程師以及技術愛好者提供一份詳盡而深入的知識體係。我們拋開概念性的宏觀論述，直擊技術細節，從理論基礎到工程實踐，層層剝繭，力求展現高精度慣性導航係統及其與其他導航技術的融閤所能達到的前所未有的精準度與魯棒性。 第一部分：慣性導航係統核心原理與誤差抑製 本部分將係統性地闡述慣性導航係統的基本工作原理，從最基礎的慣性傳感器（陀螺儀和加速度計）的物理特性、工作機製齣發，詳細介紹如何通過集成這些傳感器的數據來推算載體的速度、位置和姿態。我們將深入剖析慣性導航係統在工作過程中不可避免産生的各類誤差源，例如： 傳感器固有誤差： 包括零偏、尺度因子誤差、軸不對準誤差、隨機噪聲等。我們將詳細分析這些誤差的産生機理，並介紹其對導航精度的影響規律。 平颱誤差： 由於導航平颱（如萬嚮架）的運動特性引入的誤差，例如由於萬嚮架摩擦、不平衡等導緻的誤差。 係統誤差： 包括由於未校準的參數、模型不精確等導緻的係統性誤差。 地球模型誤差： 地球非均勻引力場、地球自轉等對導航精度的影響。 在此基礎上，本書將重點介紹主動抑製和補償這些誤差的先進技術。我們將詳細探討： 自校準技術： 如何利用係統的內部信息，通過復雜的算法在導航過程中實時估計並補償傳感器和係統的誤差。例如，利用卡爾曼濾波（Kalman Filter, KF）、擴展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter, EKF）、無跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter, UKF）等狀態估計方法，將傳感器數據與預設模型相結閤，實現誤差的動態跟蹤與校正。 高精度傳感器校準方法： 介紹實驗室級的靜態校準技術，如七參數法、多位置法等，以及在實際應用中更為復雜和高效的動態校準方法，包括利用已知軌跡進行校準、利用外部基準進行校準等。 算法優化與模型改進： 探討如何通過優化濾波算法的參數設置，改進慣性導航模型，例如引入更精細的地球引力模型、大氣模型等，以提升導航精度。 抗乾擾技術： 針對外部環境可能引入的乾擾，如機械振動、溫度變化等，介紹相應的抑製和補償策略。 第二部分：慣性導航係統的深化與拓展 在本部分，我們將超越基礎理論，深入探討慣性導航係統在不同應用場景下的深化與拓展。 高動態環境下的導航： 針對飛行器、導彈、高速列車等高動態載體，研究慣性導航係統在劇烈運動、高加速度、高角速率條件下的性能錶現，以及為此設計的特殊補償算法和硬件結構。例如，我們將討論陀螺儀的二階效應、加速度計的科裏奧利效應等在高動態下的影響，以及如何設計相應的補償模型。 低成本慣性傳感器集成與應用： 隨著MEMS（微機電係統）技術的進步，低成本慣性傳感器的性能不斷提升，本書將探討如何有效地利用這些傳感器，通過先進的濾波和融閤算法，在有限的成本下實現可接受的導航精度，並分析其在消費級電子産品、無人機等領域的應用潛力。 特定載體平颱下的慣性導航： 航空航天領域： 深入分析飛機、衛星等在復雜空域和軌道環境下，慣性導航係統麵臨的挑戰，例如大範圍的姿態變化、地球引力場的變化等，並探討相應的技術解決方案，如星敏感器與慣性導航的融閤、光縴陀螺與激光陀螺在航空航天中的應用。 地麵交通領域： 重點研究慣性導航係統在汽車、無人駕駛車輛、高速列車等中的應用。這包括在GPS信號弱或丟失（如隧道、城市峽榖）時的自主導航能力，以及與車身動力學模型的融閤，提升導航的平滑性和準確性。 水下導航： 探討慣性導航係統在潛艇、AUV（自主水下機器人）等水下平颱的關鍵作用。由於水下環境GPS信號無法穿透，慣性導航成為核心的自主導航手段。我們將分析水下環境的特殊性，如聲納、深度計等輔助導航的融閤，以及如何應對水流、重力異常等影響。 特種作業裝備： 涉及深海探測、地質勘探、軍事偵察等領域的特種裝備，對其導航精度和可靠性有極高要求。本書將結閤這些具體場景，分析慣性導航係統的設計與優化策略。 第三部分：慣性導航與其他導航技術的融閤（組閤導航） 本部分是本書的重中之重，我們將係統地闡述慣性導航係統如何與其他導航技術進行優勢互補，形成強大的組閤導航係統，實現整體性能的飛躍。 組閤導航的基本框架與濾波原理： 詳細介紹組閤導航的數學模型，包括狀態嚮量的定義、係統方程、量測方程等。重點闡述不同濾波算法在組閤導航中的應用： 卡爾曼濾波及其變種： EKF、UKF、平方根UKF（SR-UKF）等，及其在不同導航係統融閤中的適用性分析。 粒子濾波（Particle Filter, PF）： 在非綫性、非高斯環境下，粒子濾波的原理及在組閤導航中的應用前景。 GNSS/INS 組閤導航： 這是目前最普遍、最重要的組閤導航方式。我們將深入剖析： GPS/INS 融閤策略： 淺層融閤（如鬆耦閤）與深層融閤（如緊耦閤）的原理、優缺點及適用場景。 GNSS 信號可用性與可靠性問題： 在城市峽榖、室內、乾擾環境下，GNSS 信號的失效或不可靠性，以及 INS 如何在這種情況下發揮其自主導航的能力，實現導航的連續性。 高精度 RTK-INS 融閤： 討論實時動態差分（RTK）技術與 INS 結閤，實現厘米級甚至毫米級的精確定位，在自動駕駛、高精度測繪等領域的應用。 多模 GNSS 融閤： 整閤 GPS、GLONASS、Galileo、北鬥等多個衛星導航係統，提高定位的可用性和魯棒性。 其他導航技術的融閤： 裏程計（Odometry）與 INS 融閤： 在地麵車輛應用中，車輪裏程計提供相對運動信息，與 INS 結閤可以提高短時的位置和速度估計精度，尤其是在 GNSS 信號丟失時。 視覺裏程計（Visual Odometry, VO）/視覺慣性裏程計（Visual-Inertial Odometry, VIO）與 INS 融閤： 探討利用攝像頭獲取的圖像信息，通過視覺特徵的匹配與跟蹤來估計載體運動，並將其與 INS 的測量進行融閤。VIO 結閤瞭相機和 IMU（慣性測量單元）的數據，能夠實現更精確、更魯棒的自主定位，特彆是在 GNSS 信號不可用或不可靠的場景。我們將深入分析 VIO 的算法框架，如基於特徵點的 VIO、基於圖優化的 VIO 等。 激光雷達（LiDAR）與 INS 融閤： LiDAR 提供高精度的三維點雲信息，通過點雲匹配（如 ICP 算法）可以實現精確定位。與 INS 融閤可以進一步提升定位的實時性和魯棒性，尤其是在動態環境中。 慣性傳感器與地磁、氣壓計等輔助信息融閤： 探討如何在特定環境下，利用地磁傳感器（提供航嚮信息）、氣壓計（提供高度信息）等輔助信息，與 INS 形成互補，提升整體導航性能。 基站定位（如 Wi-Fi, 5G）與 INS 融閤： 在室內或特定區域，基站定位可以提供位置參考，與 INS 融閤可以彌補 INS 的長期漂移問題。 第四部分：組閤導航係統的工程實現與挑戰 本書最後一部分將迴歸工程實踐，探討組閤導航係統的實際開發、部署和維護中可能遇到的問題。 係統集成與硬件選型： 如何根據具體應用需求，選擇閤適的慣性傳感器、GNSS 接收機、計算平颱等硬件，並進行高效的係統集成。 軟件開發與實時性要求： 組閤導航算法對計算資源和實時性要求較高，本書將討論軟件架構設計、算法優化以及並行計算等技術，以滿足實時導航的需求。 數據同步與標定： 不同傳感器之間的數據采集頻率、時間戳同步是組閤導航的關鍵。同時，傳感器之間的外參（位置、姿態關係）標定也是影響精度的重要因素。本書將詳細介紹這些技術。 魯棒性設計與故障診斷： 在實際應用中，傳感器可能發生故障，或者導航環境發生突變。本書將探討如何設計魯棒的組閤導航係統，以及進行故障檢測與隔離（FDI）的策略。 性能評估與測試： 如何科學地評估組閤導航係統的精度、穩定性和可靠性，包括室內仿真測試、外場實測等環節。 《精微校準：高精度慣性導航與融閤應用深度解析》力求以嚴謹的學術態度，結閤前沿的工程實踐，為讀者構建一個完整、深入、實用的慣性導航與組閤導航技術知識體係。本書的每一個章節都將緊扣核心技術，避免空泛的理論敘述，強調算法的細節、誤差的分析以及實際應用的考量，旨在幫助讀者真正掌握這項關鍵的現代導航技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，簡潔而富有力量，我平時比較喜歡閱讀一些與工業技術相關的書籍，尤其是那些能夠解決實際工程問題的。我看到“慣性導航”這個詞，就聯想到一些高端的工程領域，比如航空航天和軍事技術。但“船用”這個詞，又讓我覺得它更加接地氣，跟我們的日常生活息息相關。我很好奇，在船舶的導航係統中，慣性導航技術是如何發揮作用的？它的齣現，是否意味著船舶導航已經進入瞭一個全新的階段？書中是否會深入探討慣性導航技術在船舶上的具體應用場景，比如遠洋航行、深海探測，甚至是水下航行？我特彆想知道，如果一艘船完全依賴慣性導航，它在航行過程中，是否能夠做到精準地跟蹤預設航綫，並且實時準確地反饋當前的位置和姿態信息？還有，“組閤導航技術”聽起來就像是一種“強強聯閤”，將慣性導航的自主性與GPS的絕對定位能力結閤起來，這種組閤會帶來什麼樣的優勢？我期待書中能有關於這方麵的技術解讀，讓我對現代船舶導航有一個更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

我是一名船舶工程的學生，在準備畢業論文的時候，導師推薦我查找一些關於先進導航技術的內容，所以我就看到瞭這本書。我之前對慣性導航有過一些基本的瞭解，知道它是一種自主導航係統，主要用於導彈、飛機等領域，但在船上的應用似乎不如GPS普遍。這本書的題目，尤其是“船用”這個限定詞，讓我覺得非常貼閤我的研究方嚮。我想瞭解的是，相比於其他平颱，船舶這種特殊的載具，在慣性導航係統的設計和應用上，會麵臨哪些獨特的挑戰？例如，船舶的運動幅度較大，而且會受到海浪、風等環境因素的乾擾，這些都會對慣性傳感器的精度産生影響。那麼，書中是否會討論如何剋服這些挑戰，比如采用更高精度的傳感器，或者開發更復雜的濾波算法來抑製噪聲？另外，“調製型”這個概念，我第一次在慣性導航的語境下聽到，感覺它可能是在說一種更高級的信號處理方式，或者是一種特定的技術路徑，用來增強係統的性能。我希望書中能夠提供一些具體的工程實現細節，比如在算法層麵，或者在硬件設計層麵，能夠給我一些啓發。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，其實是因為我在尋找關於船舶動力學和控製的一些資料，結果不小心翻到瞭這本書。雖然題目看上去有點專業，但“組閤導航技術”這個詞引起瞭我的注意。我一直覺得，單一的導航方式總會有其局限性，就像我們平時走路，隻看地圖有時也會迷路，但如果同時還能聽到路人的指引，或者看到周圍的標誌性建築，就會更加安心。我猜想，這本書可能是在探討如何將不同的導航技術，比如慣性導航、GPS、聲納、甚至是一些視覺傳感器，結閤起來，形成一個更加強大、可靠的導航係統。這種“組閤”的概念，讓我覺得非常有前景，尤其是在處理海洋環境中的復雜情況時。比如，當GPS信號丟失時，慣性導航可以作為備用，但慣性導航本身又會隨時間纍積誤差，那麼是不是可以通過其他傳感器的數據來校正慣性導航的誤差呢？書中是否會詳細介紹這些不同導航技術之間的融閤策略？是如何做到取長補短，互相印證的？我很有興趣瞭解，在實際的船舶應用中，會采用哪些具體的組閤導航方案，它們是如何設計和實現的，又能在哪些方麵帶來性能上的提升，比如在惡劣天氣下的航行安全，或者在復雜港口區域的精細化操作。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對海洋工程領域充滿好奇的愛好者，我經常在書店裏瀏覽與海洋、船舶、科技相關的書籍。這本書的標題“船用調製型慣性導航及其組閤導航技術”雖然聽起來有點技術性，但“慣性導航”和“組閤導航”這兩個詞組閤在一起，讓我覺得它可能在講述一種非常前沿的導航方式。我一直以為，船隻的導航主要依靠GPS，但這本書似乎在暗示，還有一種更“內在”、更自主的導航方式，那就是慣性導航。我特彆想知道，慣性導航在船上的具體優勢是什麼？它是否能夠應對GPS信號不穩定的情況？比如在海底探索，或者在極端天氣下，慣性導航能否成為一種可靠的“備胎”？“調製型”這個詞，對我來說是一個全新的概念，我猜測它可能是在說一種特定的技術手段，用來優化慣性導航係統的性能，或者是一種新的信號處理方法。而“組閤導航”則更讓我感到興奮，仿佛是把兩種甚至更多的導航技術巧妙地結閤在一起，形成一個更加強大、精確的係統。我希望這本書能用相對通俗易懂的語言，為我揭示這些復雜技術的奧秘，讓我能夠理解它們是如何在現代船舶上發揮作用的。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我真的在書店裏翻瞭很久，一開始是被那個硬朗的封麵吸引，帶著一種科技感和探索未知的感覺。我本身就對海洋科學和航海技術有點興趣，再加上“慣性導航”這個詞，總覺得裏麵藏著許多關於如何讓船隻精準定位的奧秘。我之前接觸過一些關於GPS的科普，知道它依賴衛星信號，但如果船隻在某些極端環境下，比如遇到強烈的電磁乾擾，或者在遠離陸地的深海區域，GPS信號就會變得不可靠。那麼，慣性導航係統是如何做到在沒有外部信號的情況下，依然能維持船隻的航嚮和位置的呢？這本書的名字給瞭我很大的想象空間，我腦海裏勾勒齣的是一幅畫麵：在茫茫大海上，一艘巨輪依靠自身內置的精密儀器，如同擁有瞭“內在的羅盤”一般，準確無誤地駛嚮目的地。我特彆好奇，書中是否會詳細介紹慣性導航係統的基本原理，比如陀螺儀和加速度計是如何工作的，它們內部的傳感元件又是如何被設計得如此敏感且穩定的？還有，對於“調製型”這個詞，它又意味著什麼？是不是在慣性導航的基礎上，還加入瞭一些特殊的信號處理或者誤差補償技術，來進一步提升導航的精度和魯棒性？我期待能讀到關於這方麵深入淺齣的講解，最好能配上一些清晰的圖示，讓我這個門外漢也能有所領悟。