載波相位時間差分/捷聯慣導組閤導航方法研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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湯勇剛，吳美平 著

圖書標籤:

• 載波相位差分
• 捷聯慣導
• 組閤導航
• 導航技術
• 定位
• 誤差分析
• 濾波算法
• GNSS
• 慣性導航
• 測量與控製

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118102703

商品編碼：29705945883

包裝：平裝

齣版時間：2016-07-01

基本信息

書名:載波相位時間差分/捷聯慣導組閤導航方法研究

定價：50.00元

售價：34.0元,便宜16.0元,摺扣68

作者:湯勇剛,吳美平

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2016-07-01

ISBN：9787118102703

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

湯勇剛、吳美平所*的《載波相位時間差分\捷 聯慣導組閤導航方法研究》以地麵車輛和水麵艦艇等 中低動態載體的導航為背景，以衛星導航係統和激光 陀螺捷聯慣導係統構成的組閤導航係統為主要研究對 象，提齣在衛星導航/捷聯慣導組閤導航係統中充分利 用載波相位時間差分信號以改善係統的性能，並對涉 及的主要理論問題和方法進行瞭研究。

目錄

章 緒論 1.1 引言 1.2 問題的提齣和研究意義 1.3 國內外發展及研究現狀 1.3.1 衛星導航與慣性導航 1.3.2 北鬥衛星導航係統及其組閤導航技術的發展與研究現狀 1.3.3 載波相位時間差分技術的發展及研究現狀 1.3.4 載波相位時間差分/捷聯慣導組閤導航的關鍵技術及其研究現狀 1.4 研究的內容、組織結構和主要貢獻 1.4.1 研究內容及組織結構 1.4.2 主要貢獻第2章 基本原理及數學模型 2.1 載波相位測量的數學模型 2.2 載波相位主要誤差源的時空相關特性 2.3 載波相位時間差分的基本原理和數學模型 2.3.1 載波相位時間差分的基本原理 2.3.2 載波相位時間差分的數學模型 2.4 載波相位時間差分/捷聯慣導組閤的基本原理 2.5 小結第3章 衛星導航/慣導組閤導航係統的全局可觀性分析 3.1 可觀性定義和基本概念 3.1.1 可觀性定義 3.1.2 可觀性與估計精度和濾波器穩定性之間的關係 3.2 非綫性全局可觀性分析 3.2.1 衛星/捷聯慣導組閤導航係統的非綫性係統模型 3.2.2 全局可觀性充分條件 3.3 仿真及實驗驗證 3.3.1 仿真1：衛星導航/高精度慣導係統 3.3.2 仿真2：衛星導航/低精度慣導係統 3.3.3 仿真3：載體作“跳躍”運動 3.3.4 跑車實驗 3.4 小結第4章 載波相位時間差分/捷聯慣導組閤導航算法 4.1 載波相位時間差分/捷聯慣導組閤導航可觀性分析 4.2 組閤導航濾波器 4.2.1 地固坐標係下的捷聯慣導誤差模型 4.2.2 濾波器狀態方程 4.2.3 濾波器觀測方程 4.2.4 測量數據中周跳的處理方法 4.2.5 組閤導航實驗 4.3 降階濾波器 4.3.1 濾波器降階方法 4.3.2 對降階濾波器的實驗驗證 4.4 非完整約束的應用 4.4.1 非完整約束的等效觀測方程 4.4.2 應用非完整約束的實驗驗證 4.5 小結第5章 載波相位時間差分速度估計算法研究 5.1 速度測量及其精度分析 5.1.1 速度測量算法 5.1.2 速度測量的精度分析 5.2 載波相位率的提取 5.2.1 非綫性跟蹤-微分器的基本原理 5.2.2 載波相位率提取算法 5.3 仿真與實驗 5.3.1 非綫性跟蹤-微分器的仿真分析 5.3.2 跑車實驗 5.4 小結第6章 總結與展望 6.1 總結 6.2 研究展望後記附錄A 常用坐標係和時間係統 A.1 常用坐標係的定義 A.2 常用坐標係的相互轉換關係 A.3 時間係統及相互關係參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《精確製導與定位：多源信息融閤技術前沿》 引言 在現代軍事、航空航天、自動駕駛、精密測量等高科技領域，精確的目標定位與導航是實現任務成功的基石。傳統單一的導航定位技術，如全球導航衛星係統（GNSS）、慣性導航係統（INS）或視覺導航等，雖然各自具有優勢，但在麵對信號遮擋、乾擾、環境復雜多變等挑戰時，往往難以保證持續、穩定、高精度的導航輸齣。因此，如何有效地融閤來自不同傳感器、不同原理的信息，剋服單一係統的局限性，實現導航精度的飛躍，成為當前導航定位技術研究的重點與熱點。 本書概述 《精確製導與定位：多源信息融閤技術前沿》聚焦於當前導航定位領域最前沿的多源信息融閤方法與技術。本書旨在係統梳理和深入探討，如何通過巧妙地結閤多種導航傳感器的優勢，構建魯棒、高精度的導航定位係統。本書內容涵蓋瞭從理論基礎到實際應用，從算法設計到係統實現的全過程，為從事導航、製導、控製、測量以及相關領域研究與工程的專業人士提供一份全麵、深入的技術參考。 核心內容解析 本書的架構設計旨在引導讀者循序漸進地理解多源信息融閤的精髓。 第一部分：導航定位技術基礎與挑戰 本部分將首先迴顧當前主流的導航定位技術，包括但不限於： 全球導航衛星係統（GNSS）： 詳細闡述GNSS（如GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou）的工作原理，包括信號結構、定位解算方法（僞距定位、載波相位定位等），以及其在開闊環境下的高精度潛力。同時，深入分析GNSS信號容易受到的乾擾（如多徑效應、信號遮擋、射頻乾擾）及其對定位精度的影響，為後續的融閤提供背景。 慣性導航係統（INS）： 詳細介紹慣性傳感器（加速度計、陀螺儀）的工作原理，以及基於慣性測量單元（IMU）的捷聯式慣導係統（SINS）的導航信息推算過程。重點闡述INS的優勢（自主性、高更新率、不受外界乾擾）和固有的缺點（誤差隨時間纍積）。 其他輔助導航技術： 簡要介紹視覺裏程計（Visual Odometry）、激光雷達裏程計（LiDAR Odometry）、氣壓計、磁力計等在特定場景下的應用及其信息特性。 在介紹各項單一技術的同時，本部分將著重分析單一技術在實際應用中所麵臨的共性挑戰，例如： 信號可靠性問題： GNSS在城市峽榖、室內、水下等環境下信號丟失或嚴重衰減。 精度發散問題： INS誤差隨時間纍積，導緻長期定位精度下降。 環境適應性問題： 視覺或激光雷達易受光照變化、紋理缺失、動態障礙物等影響。 更新率與延遲問題： 不同傳感器的數據更新率和處理延遲差異，給融閤帶來挑戰。 第二部分：多源信息融閤的理論基礎 本部分將深入探討實現多源信息融閤的核心理論與數學工具： 狀態估計理論： 卡爾曼濾波（Kalman Filter, KF）： 詳細講解綫性係統下的卡爾曼濾波原理、遞推過程以及其在狀態預測與更新中的作用。 擴展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter, EKF）： 針對非綫性係統，詳細推導EKF的綫性化方法，並分析其在導航係統中的應用。 無跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter, UKF）： 介紹UKF的Sigma點采樣方法，解釋其相比EKF在處理強非綫性係統時更高的精度和魯棒性。 粒子濾波（Particle Filter, PF）： 闡述基於濛特卡洛方法的粒子濾波原理，尤其適用於非高斯噪聲和多模態概率分布的情況，以及其在復雜導航場景下的潛力。 數據關聯技術： 在融閤來自不同傳感器的測量數據時，如何準確地將測量值與待估計的狀態量進行匹配。將介紹常見的數據關聯算法，如最近鄰法（Nearest Neighbor, NN）、聯閤概率數據關聯（Joint Probabilistic Data Association, JPDA）、概率數據關聯（Probabilistic Data Association, PDA）等。 傳感器模型與誤差分析： 強調建立準確的傳感器誤差模型的重要性，包括測量噪聲、零偏、尺度因子、安裝誤差等。介紹如何對不同傳感器的誤差特性進行建模與辨識。 第三部分：主流多源信息融閤方法與算法 本部分將是本書的核心，詳細介紹和分析各種主流的多源信息融閤方法，並突齣其在組閤導航中的應用： GNSS/INS組閤導航： 鬆耦閤（Loosely Coupled）： 詳細闡述GNSS解算齣的位置、速度等信息作為INS的外部修正源，通過卡爾曼濾波實現融閤。分析其結構簡單、易於實現的特點，以及在GNSS可用情況下的精度優勢。 緊耦閤（Tightly Coupled）： 深入分析將GNSS原始測量（僞距、載波相位）直接輸入到組閤導航濾波器中，與INS信息進行聯閤估計。重點講解緊耦閤在GNSS信號受限或丟失時的魯棒性提升，以及其對GNSS接收機性能的要求。 深（或超）緊耦閤： 探討將GNSS的信號捕獲、跟蹤等信息也納入融閤框架，進一步提升在極端信號環境下的性能。 視覺/慣導（VI）組閤導航： 基於濾波的VI融閤： 講解如何將視覺傳感器（相機）提取的特徵點、光流信息或直接的圖像信息，與INS信息通過EKF、UKF或PF進行融閤，實現視覺裏程計的精度提升和慣導誤差的約束。 基於優化的VI融閤： 介紹圖優化（Graph Optimization）或Bundle Adjustment等基於優化的方法，將視覺與慣導數據進行全局或局部優化，實現更長期的軌跡一緻性與精度。 激光雷達/慣導（LI）組閤導航： 基於濾波的LI融閤： 講解如何利用激光雷達點雲配準、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）提取的環境幾何信息，與INS信息融閤。 基於優化的LI融閤： 介紹點雲配準結閤慣導信息的優化方法。 多GNSS/多IMU/多傳感器融閤： 多GNSS係統融閤： 介紹如何有效融閤來自不同GNSS星座的信號，以提高覆蓋率和抗乾擾能力。 多IMU係統融閤： 探討使用多個IMU提高係統的冗餘度、抗乾擾能力以及姿態和角速度的測量精度。 多模態傳感器融閤： 結閤GNSS, INS, 視覺, 激光雷達, 氣壓計, 磁力計等多種傳感器，構建更為全麵的導航定位係統。 第四部分：實際應用與前沿研究 本部分將結閤具體應用場景，展示多源信息融閤技術的實際價值，並展望未來的發展趨勢： 高精度自動駕駛導航： 詳細探討在無GPS或GPS信號弱的環境下，如何通過INS、視覺、激光雷達、高精地圖的融閤，實現車輛的精準定位與導航。 無人機（UAV）與機器人導航： 分析無人機在復雜地形、室內或GPS受限環境下的導航挑戰，以及如何利用多源信息融閤技術提升其自主導航能力。 精確製導係統： 探討如何在彈載慣導、復閤製導等係統中，利用多源信息融閤技術提高彈道精度和末端製導的命中率。 大地測量與形變監測： 介紹如何通過GNSS載波相位差分與INS/IMU的融閤，實現高精度的大地測量與地殼形變監測。 新興技術與未來趨勢： 機器學習與深度學習在融閤中的應用： 探討如何利用AI技術自動學習傳感器模型、優化融閤算法、提高魯棒性。 事件相機（Event Camera）與慣導融閤： 分析事件相機的獨特優勢及其與慣導融閤的應用潛力。 量子導航與慣性導航的結閤： 展望未來可能的新型導航技術。 安全與保密性問題： 討論在融閤過程中如何保證數據的安全與係統的抗攻擊能力。 結論 《精確製導與定位：多源信息融閤技術前沿》力求為讀者構建一個完整、深入、實用的多源信息融閤技術知識體係。本書不僅講解瞭理論基礎與核心算法，更注重將這些技術應用於實際問題，提供解決之道。通過對本書的學習，讀者將能夠： 深刻理解單一導航技術的優勢與局限性。 掌握卡爾曼濾波傢族及其在導航領域的應用。 熟練運用多種主流多源信息融閤方法，設計與實現組閤導航係統。 洞悉當前多源信息融閤技術的研究前沿與未來發展方嚮。 本書適閤高等院校相關專業的研究生、博士生，以及從事導航、製導、控製、航空航天、自動駕駛、機器人、測量工程等領域的科研人員和工程技術人員閱讀。希望本書能激發讀者在多源信息融閤領域的創新思維，為推動我國精確製導與定位技術的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和廣度令人印象深刻，它不僅僅停留在對現有技術的簡單綜述上，而是大膽地探索瞭多個交叉學科的融閤點。我特彆欣賞作者在處理非綫性動態係統時的那種審慎態度，他們沒有采用一刀切的綫性化處理，而是深入挖掘瞭誤差源的內在特性，並提齣瞭多層級的誤差補償策略。這種對細節的執著和對未知領域的探索精神，是真正推動技術進步的源動力。對於已經有一定基礎的研究人員來說，這本書提供瞭一個絕佳的平颱，去重新審視那些看似成熟的技術框架，並在其中找到創新的切入點。它不提供現成的“答案”，而是引導你思考如何構建更健壯、更適應未來環境的導航係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常考究，封麵采用瞭沉穩的深藍色調，配閤燙金的書名和作者信息，顯得既專業又不失檔次。內頁的紙張選擇也很用心，觸感細膩，印刷清晰銳利，即使長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。排版布局閤理，圖錶和公式的展示都非常直觀。從整體的物理感受上來說，這是一本讓人願意捧在手心細細品讀的著作。作者在內容組織上的邏輯性也值得稱贊，知識點的引入和深入都遵循瞭清晰的脈絡，使得復雜的理論更容易被讀者消化吸收。特彆是對於那些希望係統學習該領域的新手而言，這種從基礎概念到前沿應用的平滑過渡設計，無疑是極大的便利。這本書的質量，從外在的製作工藝到內在的編排藝術，都體現齣一種對學術的尊重和對讀者的關懷。

評分☆☆☆☆☆

我是在一次學術會議上偶然接觸到這本書的作者的，當時對他們提齣的某種新穎的濾波算法産生瞭濃厚的興趣。因此，我滿懷期待地入手瞭這本書，希望能從中找到更詳盡的理論支撐和實際應用案例。閱讀後發現，書中對於算法的推導過程描述得極其詳盡，每一個數學步驟都清晰可見，作者似乎生怕讀者有一絲一毫的誤解。尤其是在復雜係統建模的部分，作者引入瞭大量的物理直覺解釋，這對於我這種更偏嚮工程實踐的讀者來說，是極大的福音。不同於許多教科書的枯燥和理論堆砌，這本書更像是一位經驗豐富的導師，耐心地為你剖析每一個技術細節背後的設計哲學。它不僅僅是知識的羅列，更是一種解決問題思維方式的傳遞。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，初次翻閱時，我曾被其中一些高級的數學工具和復雜的狀態估計方法所震懾，感覺門檻有些高。然而，隨著我耐下心來，逐步跟隨著作者的思路深入，我發現這種“高深”並非故弄玄虛，而是對現象本質的精確刻畫所必須付齣的代價。作者在關鍵部分的闡釋中，巧妙地運用瞭類比和圖示來軟化技術難點，使得原本晦澀的概念變得可以被“觸摸”和理解。這本書最寶貴之處在於，它培養的不是簡單的“知識搬運工”，而是具有獨立分析和解決復雜問題能力的“思想者”。它不僅僅是一本關於導航技術的書，更是一部關於如何用嚴謹的科學態度去麵對工程挑戰的教材。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期從事相關硬件平颱集成的工程師，我最關心的往往是理論如何有效地轉化為可操作的工程實現。這本書在這方麵錶現得尤為齣色。它不僅僅停留在理論公式層麵，書中穿插瞭大量關於實際傳感器特性、誤差模型建立以及數據融閤算法在資源受限平颱上的優化部署的討論。例如，關於時鍾漂移和環境溫度對測量精度的影響分析，其細緻程度甚至超越瞭我司內部的規範文檔。讀完相關章節後，我立刻迴去優化瞭我們正在進行的項目中的參數校準流程，效果立竿見影。這本書的實踐指導性，使得它擺脫瞭純理論著作的束縛，真正成為瞭工程人員案頭必備的參考手冊。