即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向理论 于先文 9787564154165 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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于先文 著

图书标签:

• 光纤陀螺仪
• 全站仪
• 组合定向
• 测量学
• 大地测量
• 导航定位
• 传感器技术
• 工程测量
• 理论研究
• 于先文

店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564154165

商品编码：29526328188

包装：平装

出版时间：2014-12-01

基本信息

书名：即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向理论

定价：38.00元

作者：于先文

出版社：东南大学出版社

出版日期：2014-12-01

ISBN：9787564154165

字数：185000

页码：123

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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全书分八章，包括绪论、全站仪的主要轴系、光纤陀螺的工作原理及误差、地面定向的点线面、光纤陀螺/全站仪组合原理、常参数出厂标定、应用方法及精度、仪器试制及测试等内容，全面叙述了光纤陀螺/全站仪组合的整套技术理论。

目录

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作者介绍

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于先文，男，博士，副教授，江苏省测绘地理信息学会青年工作委员会委员，安徽五河人。1999年7月于西安工程学院测绘工程系毕业，获学士学位；2005年3月于东南大学交通学院毕业，获硕士学位；2009年6月于东南大学仪器科学与工程学院毕业，获博士学位；2011年通过国家注册测绘师考试，获得注册测绘师资格证书。现在东南大学交通学院测绘工程系从事教学与科研工作，主要研究方向为测量数据处理理论、GNSS精密定位技术、惯性技术在测绘中的应用等。已主持完成国家科技支撑计划子课题1项、江苏省测绘科研基金1项，参与完成省部级以上科研项目近10项，获得教育部科技进步一等奖1项，国家测绘科技进步三等奖1项。发表学术论文近20篇，获得授权发明5项，参编教材2部。

文摘

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序言

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光学与惯性导航的融合：基于即插即用光纤陀螺的全站仪定向理论 前言 在现代工程测量、地质勘探、航空航天以及国防军事等诸多领域，高精度、高效率的定向测量技术是实现精确控制、导航和定位的基石。传统的定向方法，如磁罗盘、太阳罗盘，虽然具有悠久的历史和一定的实用性，但在精度、可靠性以及适应复杂环境方面存在显著局限。随着科技的飞速发展，惯性导航技术，特别是光纤陀螺（Fiber Optic Gyroscope, FOG）的出现，极大地革新了定向测量领域。光纤陀螺凭借其无机械转动部件、响应速度快、寿命长、精度高等优点，逐渐成为高性能惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）的核心器件。 与此同时，全站仪（Total Station）作为一种集测距、测角功能于一体的集成式测量仪器，在工程测量中扮演着不可或缺的角色。它能够一次性完成距离、角度（水平角和竖直角）的测量，极大地提高了测量效率和精度。将全站仪的功能与惯性测量技术相结合，从而实现无需外部参照，独立自主的定向测量，是测量领域的一项重要研究方向。 本书聚焦于“即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向理论”，深入探讨如何将先进的光纤陀螺技术与经典的全站仪测量原理进行有机融合，构建一套全新的、高性能的定向测量解决方案。我们将从基础理论出发，系统阐述光纤陀螺的工作原理、性能特点及其在定向测量中的应用优势，并在此基础上，深入研究全站仪与光纤陀螺的组合方式、数据融合策略以及算法设计，最终构建一套“即插即用”的、高精度、高可靠性的全站仪组合定向系统。 第一章：光纤陀螺（FOG）原理与技术进展 本章将详细介绍光纤陀螺的基本工作原理，包括其核心的Sagnac效应。我们将深入剖析干涉式光纤陀螺（IFOG）和偏振光纤陀螺（PFOG）等主流技术路线，并探讨影响光纤陀螺性能的关键因素，例如光源的稳定性、光纤的质量、相位调制技术以及信号处理方法。同时，我们将回顾光纤陀螺技术近年来的发展动态，包括新型传感结构、误差补偿技术以及小型化、集成化趋势，为后续的系统设计奠定坚实的技术基础。 第二章：全站仪测量原理与误差分析 本章将回顾全站仪作为传统定向测量工具的核心原理，重点介绍其测角和测距的测量模型。我们将详细分析全站仪在实际测量过程中可能遇到的各类误差源，包括仪器误差（如视准轴误差、倾斜轴误差）、环境误差（如大气折射、温度湿度影响）以及操作误差。通过深入理解这些误差的产生机制，我们能够为后续的全站仪与光纤陀螺数据融合提供必要的修正和补偿依据，以实现更高精度的组合定向。 第三章：即插即用式光纤陀螺全站仪系统架构设计 本章是本书的核心章节之一，我们将围绕“即插即用”的理念，设计一套创新的光纤陀螺全站仪组合定向系统架构。我们将探讨如何将高性能的光纤陀螺IMU模块无缝集成到全站仪的测量平台中，实现硬件上的“即插即用”。这包括IMU的安装位置选择、与全站仪主体的机械连接、电气接口的设计以及通信协议的建立。此外，我们还将讨论系统的数据采集流程，包括全站仪的测角测距数据以及光纤陀螺的角速度和加速度数据如何被同步采集，为后续的数据融合奠定基础。 第四章：光纤陀螺与全站仪数据融合理论 数据融合是实现高精度组合定向的关键。本章将深入探讨光纤陀螺和全站仪数据的融合理论。我们将介绍常用的数据融合算法，如卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）、扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）以及无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）等。我们将详细分析不同滤波算法在融合过程中的优劣势，并根据光纤陀螺和全站仪数据的特性，设计最优的数据融合模型。这将包括如何利用全站仪提供的绝对位置和角度信息来校准光纤陀螺的漂移，以及如何利用光纤陀螺提供的高频姿态信息来补偿全站仪测量过程中可能存在的动态误差。 第五章：组合定向的姿态与方位解算算法 本章将侧重于组合定向过程中的具体姿态（俯仰角、横滚角）和方位（航向角）解算算法。我们将介绍如何利用融合后的数据，通过数学模型精确计算出仪器的三维姿态和绝对方位。这可能涉及到利用光纤陀螺的积分运算来估算角度变化，并结合全站仪提供的水平角和竖直角信息进行精确定位。我们将深入研究如何在不同工作场景下（例如，仪器静止、仪器运动、以及存在外部干扰等）选择和优化解算算法，以确保在各种条件下都能获得稳定可靠的定向结果。 第六章：系统误差校正与性能评估 为了保证组合定向系统的最终精度，本章将重点讨论系统的误差校正方法。我们将进一步分析在数据融合和姿态解算过程中可能遗留的残余误差，并提出相应的校正策略。这可能包括基于标称坐标系的仪器常数校正、基于已知点的系统标定以及基于模型预测的误差补偿等。此外，本章还将详细介绍如何对组合定向系统的性能进行科学的评估。我们将定义一系列关键的性能指标，如精度、稳定性、可靠性、响应速度等，并设计相应的实验方案来验证系统的实际性能，与现有技术进行对比分析。 第七章：实际应用与未来展望 本章将探讨即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向系统在实际工程测量、无人机导航、机器人定位等领域的潜在应用。我们将分析该系统相较于传统方法的优势，例如无需导线连接，自主定向能力强，效率高，精度高等。最后，我们将对未来的发展趋势进行展望，包括进一步提升系统的精度和鲁棒性，实现更高级别的自主化和智能化，以及与其他传感技术（如视觉传感器、GNSS）的融合，构建更全面的导航定位解决方案。 结论 本书旨在为研究人员、工程师以及相关领域的从业者提供一套系统、深入的理论指导和技术参考，以期推动即插即用式光纤陀螺全站仪组合定向技术的发展和应用。我们相信，通过对光纤陀螺与全站仪的深度融合，将能够构建出新一代的高性能定向测量系统，为各行各业的科技进步提供强有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的理论深度感到十分震撼，它并非停留在概念的简单罗列，而是深入到了物理学和工程学的底层逻辑。特别是关于“零偏量补偿”和“非互易性”的章节，作者的阐述清晰到令人拍案叫绝。他没有满足于给出标准公式，而是花了大篇幅去探讨不同环境干扰（例如温度漂移、机械振动）对测量精度的实际影响模型。我特别喜欢其中一处关于“随机游走”误差分析的论述，作者巧妙地引入了一个类比模型，将抽象的误差累积过程具象化了，这极大地降低了理解门槛。对于那些习惯于“知其然不知其所以然”的学习者来说，这本书提供了一个坚实的“所以然”的基础。读完相关章节，我感觉自己对惯性导航系统的核心约束有了更深层次的体悟，很多以往似懂非懂的环节，都在作者细腻的推导中豁然开朗。这种将理论与工程实践无缝对接的写作手法，是此书最宝贵的财富之一。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来讲，这本书的行文风格非常具有个人特色，它不似某些官方报告那样板着面孔，而是带有明显的“导师”口吻。作者在关键概念阐述完毕后，常常会穿插一些发人深省的“思考题”或者“延伸阅读建议”，这些小小的引导，极大地激发了读者的主动探索欲。我个人很享受这种被引导着去探索知识边界的感觉。比如，在讲解到光纤传感器的微观效应时，作者没有直接跳到宏观应用，而是引导读者去联想量子力学中的某些现象，虽然不是直接的应用，但这种跨学科的触类旁通，为理解机制提供了更广阔的思维背景。整本书读下来，感觉像是在进行一场高水平的学术研讨会，你不仅听到了权威的讲解，还被邀请参与到对未来的展望中去，收获远超预期的知识量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上银灰色的标题字体，散发出一种严谨而又充满科技感的专业气息。我原本以为这是一本枯燥的教科书，但翻开后发现，作者在图表的排版上花了大量的心思。那些复杂的系统结构图和光路示意图，色彩区分得极其到位，即便是初次接触这类复杂仪器的读者，也能很快抓住核心概念的脉络。尤其欣赏的是，书中穿插了许多历史沿革的小插图和关键技术突破的“时间轴”，这使得原本冰冷的技术描述，瞬间有了鲜活的人文色彩。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在学习一个技术名词，更像是在追溯一个尖端领域是如何一步步攻克难关、最终走向成熟的历程。那印刷的纸张质量也相当不错，即便是反复翻阅，也不会轻易出现折痕或墨水渗透的问题，这对于需要经常在图表和公式间往返查阅的理工科学习者来说，无疑是一个巨大的加分项。这种对细节的打磨，体现了出版方对专业书籍品质的坚持。

评分☆☆☆☆☆

作为一本涉及前沿技术的专业著作，其术语的规范性和一致性是衡量其专业水平的关键指标。我很高兴地发现，这本书在术语处理上极为考究。对于首次出现的复合名词，作者总会辅以简洁而精准的英文缩写解释，确保读者不会因为专业词汇的堆砌而感到困惑。更值得称赞的是，书中对一些具有争议性的技术路线，都持有一种审慎而客观的态度，既肯定了主流技术路径的优势，也并未回避其潜在的局限性，这在很多一味推崇新技术的著作中是少见的。这种平衡的视角，让读者在学习过程中能够保持批判性思维，而不是盲目接受既定结论。这种对知识严谨的把控，使得这本书的参考价值经久不衰，不会因为几年后的技术迭代而迅速贬值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例研究部分，简直是为工程实践者量身定制的宝典。它不仅仅是纸上谈兵，而是提供了一系列高度逼真的应用场景模拟。我注意到，书中详细对比了不同光路结构在实际野外测试中所表现出的鲁棒性差异，特别是针对复杂地形或电磁环境下的数据修正算法，给出了非常实用的参考方案。其中一个关于“基于大三角网的实时自校准”的实例，直接引用了某重大工程项目的背景数据，虽然具体数值做了脱敏处理，但其思路的严谨性和操作的规范性，完全可以作为我们内部培训的范本。我特别关注了它在不同作业周期下的性能评估，比如连续工作48小时与短期高精度脉冲测量时的能耗及稳定性对比，这些都是一线工程师在项目规划时必须考虑的硬指标，书中将其系统化地呈现出来，体现了作者深厚的现场经验积累。