水下组合导航系统 王国臣,齐昭,张卓著 9787118105469 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王国臣，齐昭，张卓著 著

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• 声学导航
• SLAM
• 水下机器人
• 控制系统
• 导航算法
• 海洋工程
• 自动控制

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118105469

商品编码：29462501715

包装：平装-胶订

出版时间：2016-04-01

图书基本信息
图书名称	水下组合导航系统
作者	王国臣,齐昭,张卓著
定价	82.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118105469
出版日期	2016-04-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

《水下组合导航系统》简介：水下组合导航系统可充分利用各导航子系统之间优势互补的特点，大大提高导航系统的精度与可靠性，已成为实现定位导航的有效手段，它一直是导航技术领域的研究重点与热点。全书内容共分10章：章主要介绍了水下组合导航系统的历史与现状；第2—4章分别介绍了惯性导航系统的基本原理、误差分析、标定及初始对准技术；第5～10章是《水下组合导航系统》的重点内容，其中第5章介绍了组合导航系统基本结构与信息滤波技术，为后续奠定基础；第6—9章分别介绍了惯性／速度匹配组合导航、惯性／地形匹配组合导航、惯性／地磁匹配组合导航、惯性／重力匹配组合导航；0章介绍了静电陀螺监控技术。

作者简介

目录

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文摘

序言

水下空间探索的新视野：解密“水下组合导航系统”背后的技术革新 在广袤而神秘的深蓝世界，人类的探索从未止步。从早期的声纳探测到如今的无人潜航器（UUV）和载人潜水器的广泛应用，水下活动的边界不断拓展，其对精准、可靠导航技术的需求也日益迫切。正是在这样的时代背景下，由王国臣、齐昭、张卓三位学者共同编著的《水下组合导航系统》应运而生，为读者揭示了这项至关重要的技术领域。本书并非仅仅罗列技术名词，而是深入浅出地剖析了水下导航所面临的独特挑战，以及如何通过“组合”这一核心理念，实现性能的飞跃。 水下导航的“看不见”的困境 为何水下导航如此复杂？与陆地或空中导航截然不同，水下环境充斥着挑战。首先，GPS信号在传播过程中会被海水迅速衰减，使其成为水下导航的“禁区”。这意味着传统的卫星导航系统在此完全失效，潜航器只能“摸着石头过河”，依靠惯性或预设路径进行有限的自主导航，极大地限制了其活动范围和作业精度。 其次，水下环境的不可见性使得视觉传感器（如摄像头）的应用受到严重限制。浑浊的水质、光线的不足，使得远程精确识别目标、实时感知周围环境变得异常困难。这不仅影响了导航的准确性，更增加了作业的危险性。 再者，水下的通信也面临巨大阻碍。无线电波在水中传输效率极低，声波虽然是目前主流的水下通信方式，但其传输速度慢、带宽窄、易受环境噪声干扰，且容易泄露信息，因此远距离、高带宽的实时通信几乎是不可能的。这种通信的局限性，进一步加剧了水下导航的自主性需求。 此外，水下的声学环境复杂多变。海水的密度、温度、盐度等参数的变化，会引起声波传播速度的改变，形成多路径传播、折射、反射等现象，这使得基于声学测量的导航系统（如声学定位系统）的精度容易受到环境因素的影响，甚至产生误差累积。 “组合”的智慧：弥补短板，共筑精度 面对重重困难，《水下组合导航系统》一书的核心思想在于“组合”。它深刻阐述了单一导航技术往往难以克服水下环境的固有缺陷，而将多种导航技术有机地融合，形成优势互补的组合导航系统，才是应对挑战的有效途径。 本书详细介绍了多种可能被整合到水下组合导航系统中的关键技术。 惯性导航系统（INS）： 作为水下导航的“基石”，INS依靠陀螺仪和加速度计来测量载体的角速度和线加速度，并通过积分计算出载体的速度、位置和姿态。其最大的优势在于“自主性”，不受外部信号影响。然而，INS也存在固有的问题：误差会随时间累积，导致定位精度随潜航时间的延长而逐渐下降。本书深入分析了INS的误差特性，并探讨了如何通过优化算法、提高传感器精度来减缓误差的增长。 多普勒计程仪（DVL）： DVL通过发射声波并接收其反射信号，利用多普勒效应测量潜航器相对于海底或水体的速度。它能够提供高精度的瞬时速度信息，有效弥补了INS在速度测量上的不足，对减缓INS的位置误差累积具有显著作用。本书详细介绍了DVL的工作原理、安装方式以及在不同水下地形下的测量特性。 声学定位系统（APS）： APS包括长基线（LBL）、短基线（SBL）和超短基线（USBL）等多种类型。通过在海底布设声学信标或利用母船上的换能器，测量潜航器上应答器的声学信号，从而计算出潜航器的位置。APS能够提供绝对位置信息，是校正INS累积误差的有效手段。本书对不同APS的优缺点、适用场景以及关键技术进行了深入剖析。 地形匹配导航（TERCOM）： TERCOM利用潜航器搭载的测深仪或声纳，扫描海底地形，然后将其与预先存储的海底地形数据库进行匹配，从而确定潜航器自身的位置。这是一种基于地理特征的导航方式，在水下地形变化较大的区域尤为有效。本书探讨了TERCOM的匹配算法、数据库的建立以及其在复杂地形下的鲁棒性。 视觉里程计（VO）/视觉测距（VSLAM）： 尽管水下能见度受限，但在特定场景下，利用水下相机捕获的图像序列，通过分析图像中的特征点位移，依然可以实现对潜航器相对位置和姿态的估计，这被称为视觉里程计。当与同时进行的地图构建结合时，则称为视觉同步定位与地图构建（VSLAM）。本书也可能涉及如何在这种受限条件下，通过先进的图像处理和计算机视觉算法，提取有用的导航信息。 磁力计、重力仪等： 除了上述主要技术，本书也可能提及了其他辅助导航传感器，如磁力计（测量地磁场变化）和重力仪（测量重力场变化），它们可以提供一些低频的空间变化信息，在特定情况下对导航的辅助作用不容忽视。 《水下组合导航系统》的精髓在于，它不是简单地将这些技术“堆砌”在一起，而是强调了“融合”的智慧。本书将详细探讨各种传感器数据的融合方法，例如卡尔曼滤波（Kalman Filter）、扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）以及粒子滤波（Particle Filter）等。这些滤波算法能够根据各传感器数据的精度和不确定性，动态地估计潜航器的最优状态（位置、速度、姿态），并有效抑制噪声，显著提高导航系统的整体精度和鲁棒性。 技术革新背后的应用场景 《水下组合导航系统》所阐述的技术，并非仅仅停留在理论层面，而是对诸多实际应用具有极其重要的意义。 科学考察与海洋资源勘探： 无人潜航器是深海科学考察和海洋资源勘探的“眼睛”和“手”。精准可靠的导航系统，能够确保它们在复杂的深海环境中准确抵达目标区域，进行海底地形测绘、地质采样、生物观测等工作，极大地提升了科研效率和安全性。 水下基础设施的建设与维护： 海底油气管道、电缆、风力发电机组等基础设施的铺设、检测和维修，都需要高精度的水下定位和导航能力。组合导航系统能够确保作业工具（如ROV、AUV）在海底复杂环境中精准作业，降低操作风险，提高施工效率。 军事应用： 在军事领域，水下侦察、情报搜集、水雷反制、潜艇自主导航等都高度依赖于先进的组合导航技术。确保潜航器在敌方探测干扰下依然能够实现隐蔽、精确的导航，是军事行动成功的关键。 搜救与打捞： 在沉船、失事飞机等水下目标搜救任务中，组合导航系统能够帮助搜救设备快速、准确地定位目标，并引导打捞作业的进行。 水下考古： 探索和发掘古老的沉船遗迹、水下城市等，同样需要精确的水下导航技术，以确保考古人员能够安全地进行作业，并对发现的遗迹进行精确的定位和记录。 展望未来：智能与自主的融合 《水下组合导航系统》不仅是对现有技术的梳理与整合，更是对未来发展趋势的展望。随着人工智能、大数据分析等技术的不断发展，未来的水下组合导航系统将更加智能化和自主化。本书可能已经初步勾勒出这样的蓝图： 自适应导航： 系统能够根据实时环境变化（如水流、能见度、地形变化）和任务需求，自动调整不同导航传感器的权重和融合策略，实现最优导航性能。 情境感知与决策： 结合更先进的传感器（如声纳图像处理、激光雷达），系统能够“理解”水下环境，并根据感知到的情境做出更智能的导航决策。 高精度地图构建与匹配： 结合高精度传感器和更强大的计算能力，系统能够实时构建高精度的三维水下地图，并进行更鲁棒的地形匹配，实现长时序的高精度导航。 协同导航： 多个潜航器之间可以通过信息共享和协同定位，相互提升导航精度，共同完成复杂任务。 总而言之，《水下组合导航系统》是一部集理论性、技术性和应用性于一体的学术专著。它为理解和掌握水下导航这一关键技术提供了坚实的理论基础和前沿的实践指导，必将对推动我国乃至全球水下探索和开发事业的发展产生深远的影响。本书的问世，标志着人类在征服深蓝的道路上，又迈出了坚实而重要的一步，开启了探索水下世界的新视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书吸引我的地方在于它所指向的那个充满挑战但又至关重要的技术领域。作为一个对工程学和信息技术有一定了解的普通读者，我一直对能够解决复杂工程问题的技术方案感到钦佩。“水下组合导航系统”这个书名，立刻在我脑海中勾勒出一幅画面：在深不见底、信息闭塞的海洋环境中，一套精密的系统是如何克服重重困难，指引着探索的脚步。我希望这本书能够系统地梳理出水下导航领域的发展脉络，介绍当前主流的组合导航技术，比如惯性导航系统、多普勒计程仪、声学定位系统等，并深入探讨它们各自的优缺点以及融合的必要性。更重要的是，我期待这本书能够深入讲解这些技术是如何在实际应用中融合，例如如何利用声学定位来校准惯性导航的漂移，如何结合水下地形匹配来提高定位精度等等。对于那些致力于深海探测、海底资源勘探，乃至水下军事活动的人们来说，这无疑是一本能够提供宝贵理论指导和实践经验的著作。

评分☆☆☆☆☆

对于“水下组合导航系统”这个书名，我首先想到的是其在科学研究和工程实践中的重要意义。我一直对深海探索充满兴趣，而水下导航系统正是实现深海探索的基础。我希望这本书能够详细阐述各种水下导航技术，例如惯性导航、声学导航、激光雷达导航等，并重点介绍它们是如何通过“组合”的方式来克服单种导航技术的局限性，从而实现高精度、高可靠性的定位。我也很好奇，在实际应用中，这些不同的导航系统是如何协同工作的？是否存在一些先进的算法和模型，能够有效地融合来自不同传感器的数据，并输出精确的导航信息？此外，我希望这本书能够探讨水下导航系统在复杂环境下的鲁棒性，例如如何应对海洋中的干扰、如何处理传感器故障等等。总而言之，我期待这本书能够为我提供一个全面、深入的视角，了解水下组合导航系统的原理、技术以及未来的发展趋势。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，深邃的蓝色背景，中间隐约可见一些模糊的机械结构，搭配简洁有力的书名“水下组合导航系统”，瞬间就勾起了我对这个神秘领域的好奇心。作为一个对海洋探索和先进科技都充满兴趣的读者，我一直对水下导航这个话题感到十分着迷。想象一下，在漆黑、冰冷、压力巨大的深海中，人类如何才能精确地定位自己，执行复杂的任务？这本书的名字就直击了我心中最想了解的部分。我一直在寻找一本能够系统地介绍水下导航技术，并且能够深入浅出讲解其原理的书籍。尤其是“组合导航”这个词，让我联想到可能是结合了多种导航方式的先进技术，这其中蕴含的智慧和挑战让我迫不及待地想一探究竟。这本书是否能够为我揭示那些隐藏在深海探索背后的技术秘密，是否能让我理解那些精密仪器是如何协同工作的，以及在面对复杂水下环境时，它们又会遇到哪些不可预知的困难，这些都是我最期待在这本书中找到答案的。

评分☆☆☆☆☆

当我看到“水下组合导航系统”这个书名时，我脑海中立刻浮现出各种科幻电影中潜艇或深海探测器在茫茫大海中穿行的场景。然而，现实中的水下导航远比电影中的情节复杂和精密。我一直对如何实现精确的水下定位感到好奇，尤其是在GPS信号无法穿透水层的情况下，导航系统又是如何工作的。这本书的名字让我感觉它能够解答我的这些疑问。我期望它能系统地介绍目前存在的水下导航技术，不仅仅是单一的惯性导航或者声呐定位，而是如何将这些不同的技术有机地结合起来，形成一个更强大的“组合”系统。我希望书中能够深入浅出地讲解这些技术背后的原理，以及它们在实际应用中面临的挑战，例如水流、水温、海底地形等对导航精度的影响，以及如何通过技术手段来克服这些困难。这本书对于任何对海洋工程、自动驾驶水下航行器，或者仅仅是对科技如何解决复杂问题感兴趣的读者来说，都可能是一份宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的兴趣，很大程度上源于我对海洋科学的好奇心，以及对人类探索未知的执着。水下世界是地球上最神秘、最广阔的空间之一，而导航系统则是我们深入这个未知世界、进行科学研究、资源开发甚至军事部署的关键。我一直对潜艇、水下机器人等先进装备的导航技术感到好奇，它们如何在没有GPS信号的深海中保持精准的航向和位置？“水下组合导航系统”这个书名，让我立刻联想到了一系列复杂的传感器和算法的集成，这背后一定凝聚了无数科研人员的心血。我希望这本书能够详细地介绍各种水下导航技术的原理，比如惯性导航、声学导航、磁力导航等等，并且重点阐述它们是如何“组合”起来，形成一个更强大、更可靠的导航体系的。此外，我对于水下导航系统在实际应用中的挑战和解决方案也十分感兴趣，例如如何克服海洋环境的干扰、如何保证系统的鲁棒性和实时性等等，这些都是本书能够解答我疑问的关键点。