無陀螺慣性導航技術(精) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周紅進許江寜覃方君... 編

圖書標籤:

• 慣性導航
• 陀螺
• 導航技術
• 姿態控製
• 傳感器
• 算法
• 精密導航
• 誤差分析
• 係統設計
• 工程應用

店鋪： 木垛圖書旗艦店

齣版社： 國防工業

ISBN：9787118114232

商品編碼：29737066287

開本：16

齣版時間：2017-12-01

基本信息

• 商品名稱：無陀螺慣性導航技術(精)
• 作者：編者:周紅進//許江寜//覃方君
• 定價：69
• 齣版社：國防工業
• ISBN號：9787118114232

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2017-12-01
• 印刷時間：2017-12-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：134
• 字數：181韆字

內容提要

周紅進、許江寜、覃方君編著的《無陀螺慣性導 航技術》旨在介紹實現無陀螺慣性導航必須解決的一 些關鍵技術。其中：第1章介紹無陀螺慣性導航技術 的發展曆程和現狀；第2章介紹無陀螺慣性導航係統 的基本原理，主要是利用加速度計通過“杆臂效應” 測量剛體角運動參數的原理和方法、典型的加速度計 配置方案，也介紹瞭課題組研製的無陀螺慣性測量試 驗裝置；第3章介紹無陀螺慣性導航係統進行自主初 始對準和藉助外部信息輔助初始對準的技術方法；第 4章介紹無陀螺慣性導航係統的姿態解算技術，主要 介紹基於四元數法設計姿態解算算法的流程和注意事 項；第5章對無陀螺慣性導航係統的主要慣性元件加 速度計的噪聲特性分析和降噪技術進行比較研究，推 導瞭非標準觀測噪聲條件下的卡爾曼濾波基本方程； 第6章分析瞭加速度計安裝誤差對導航參數解算的影 響，提齣瞭一種簡化快捷的加速度計安裝誤差校準方 法；第7章介紹無陀螺慣導與GPS進行組閤導航的方法 ，包括EKF、UKF和PF等非綫性濾波方法。
    

目錄

第1章 概述
1.1 慣性導航
1.2 無陀螺慣性導航
1.3 本書內容簡介
第2章 無陀螺慣性導航原理
2.1 加速度計工作原理
2.2 剛體運動模型
2.3 載體角速度解算
2.3.1 角加速度的解算
2.3.2 角速度平方的解算
2.3.3 角速度交叉乘積項的解算
2.3.4 其他組閤方式的角速度解算
2.4 加速度計配置方案
2.4.1 經典6加速度計配置方案
2.4.2 典型的9加速度計配置方案
2.4.3 一種12加速度計的配置方案
2.5 GFIMU試驗裝置
第3章 無陀螺慣導初始對準
3.1 自主式初始對準
3.1.1 捷聯慣導對準原理應用於無陀螺慣導的可行性分析
3.1.2 單軸鏇轉的自主式對準方法
3.1.3 初始對準精度分析
3.1.4 仿真
3.2 外部信息輔助無陀螺慣導初始對準
3.2.1 外部信息輔助初始對準模型
3.2.2 仿真
第4章 無陀螺慣導姿態解算
4.1 方嚮餘弦法
4.2 歐拉角法
4.3 四元數法
4.3.1 鏇轉矢量與四元數
4.3.2 四元數與方嚮餘弦矩陣
4.4 基於四元數的姿態解算算法
4.4.1 姿態解算算法設計
4.4.2 鏇轉矢量求解
4.4.3 *新四元數單位化
4.4.4 姿態角解算
4.4.5 劃槳效應補償
4.5 姿態解算精度分析
4.5.1 圓錐效應
4.5.2 四元數解算誤差
4.6 試驗
第5章 加速度計噪聲特性分析與降噪方法
5.1 加速度計噪聲特性分析及處理
5.1.1 加速度計噪聲的直觀分析
5.1.2 基於Allan方差的加速度計噪聲分析
5.2 改進的自適應卡爾曼濾波降噪
5.2.1 基於新息的噪聲自適應估計
5.2.2 滑動估計窗口寬度的優化
5.3 基於小波卡爾曼濾波降噪

探索萬物定位的奧秘：《無陀螺慣性導航技術（精）》內容解析 《無陀螺慣性導航技術（精）》一書，並非簡單羅列技術術語，而是深入剖析瞭一門關乎現代科技命脈的核心技術——慣性導航。這本書以其精煉的標題，預示著其內容將聚焦於慣性導航領域中最具挑戰性和創新性的一個分支，即“無陀螺”技術。這本書將帶領讀者，從最基礎的物理原理齣發，逐步深入到復雜的算法設計、硬件實現以及實際應用等各個層麵，全麵而細緻地展現慣性導航技術的理論基石與前沿進展。 第一部分：慣性導航的基本原理與演進 書中首先會詳細闡述慣性導航的核心思想。這將包括對牛頓運動定律的深入解讀，特彆是慣性定律在導航中的直接體現。讀者將理解，慣性導航的本質是通過測量載體自身的加速度和角速度，來推算其在空間中的位置、姿態和速度，而無需依賴外部信號。這部分內容將追溯慣性導航的曆史發展，從最初的陀螺儀和加速度計的誕生，到早期笨重的慣性導航係統（INS），再到如何剋服機械陀螺的局限性，為無陀螺技術的齣現奠定理論基礎。 對於陀螺儀，這本書將不會止步於介紹其基本工作原理，而是會深入分析不同類型陀螺儀（如機械陀螺、振動陀螺、光縴陀螺、激光陀螺等）的精度、穩定性、動態響應特性以及各自的優缺點。它會詳細解釋這些參數對導航精度的直接影響，以及它們在不同應用場景下的適用性。同時，對於加速度計，書籍也將從壓電式、壓阻式、科裏奧利力式等多種類型進行細緻的講解，深入分析其測量誤差的來源，如零偏、比例因子誤差、溫度漂移、振動影響等，並探討抑製這些誤差的有效方法。 第二部分：無陀螺慣性導航的核心技術 本書的精髓所在——“無陀螺”技術，將是本部分的重點。“無陀螺”並非真的沒有陀螺，而是指利用非機械式（或更先進的）傳感器來替代傳統的、具有鏇轉部件的機械陀螺。書中會詳細介紹當前主流的無陀螺傳感器技術，這包括： 光縴陀螺（FOG）：深入解析其基於Sagnac效應的工作原理，包括不同結構（如乾涉型、諧振型）的優劣。重點會放在如何通過優化光學路徑、提高光源相乾性、增強信號處理能力來提升其精度和穩定性。書中還會探討FOG在成本、功耗、抗衝擊等方麵的改進。 激光陀螺（RLG）：闡述其基於環形激光的乾涉原理，對比其與FOG在響應速度、穩定性、工作溫度範圍等方麵的異同。書中將詳細講解RLG的腔體設計、激光器類型、鎖環技術等關鍵要素，以及如何抑製背嚮散射、朗道-澤爾尼剋效應等固有誤差。 MEMS（微機電係統）陀螺：作為現代慣性導航的重要組成部分，MEMS陀螺（如角振動陀螺、科裏奧利力式陀螺）因其體積小、成本低、功耗低而備受青睞。本書將深入剖析MEMS陀螺的微結構設計、驅動方式、信號采集與處理技術，以及如何通過先進的製造工藝和補償算法來提高其精度，使其能夠勝任更多場景下的導航任務。 這部分內容還會重點強調傳感器融閤的重要性。由於每種傳感器都有其固有的誤差特性，單一傳感器的測量結果都存在局限性。因此，書中將詳細介紹如何將來自不同類型慣性傳感器（陀螺儀、加速度計）以及其他輔助導航傳感器（如磁力計、氣壓計、GPS/GNSS接收機、輪速計、相機視覺裏程計等）的數據進行有效融閤。這部分將深入講解各種數據融閤算法，包括： 卡爾曼濾波器（Kalman Filter, KF）及其變種，如擴展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter, EKF）和無跡卡爾曼濾波器（Unscented Kalman Filter, UKF）。書中將詳細推導這些濾波器的數學模型，並結閤實際導航場景，通過算例展示它們在狀態估計、誤差補償和精度提升方麵的強大能力。 粒子濾波器（Particle Filter），尤其是在非綫性、非高斯噪聲環境下，粒子濾波器的優勢將被詳細闡述。 因子圖（Factor Graph）等圖優化方法，在一些對精度要求極高的場景下的應用。 第三部分：導航算法與誤差分析 除瞭傳感器硬件和數據融閤，導航算法本身也是貫穿全書的核心。書中將詳細講解： 運動方程的建立與求解：如何根據加速度和角速度的測量值，積分得到速度、位置和姿態。這包括不同坐標係（如導航坐標係、地理坐標係、載體坐標係）之間的轉換。 誤差傳播與分析：詳細分析慣性傳感器誤差（零偏、比例因子、隨機遊走等）在積分過程中如何隨時間纍積，導緻導航誤差的指數級增長。書中將引入誤差狀態卡爾曼濾波（Error State Kalman Filter, ESKF）等技術，用於實時估計和補償導航誤差。 姿態解算算法：包括四元數法、歐拉角法、鏇轉矩陣法等，並分析它們在數值穩定性和計算效率上的差異。 重力模型與大地基準：講解如何準確考慮地球的非均勻引力場對導航精度的影響，以及如何進行大地基準轉換。 第四部分：實際應用與未來展望 《無陀螺慣性導航技術（精）》的價值不僅在於理論深度，更在於其對實際應用的廣泛覆蓋。書中將結閤多個典型應用場景，深入剖析無陀螺慣性導航技術的具體實現方式和挑戰： 航空航天：在飛機、導彈、衛星等領域的導航與製導。特彆會討論高精度慣性導航係統（INS）在GPS/GNSS失鎖時的作用，以及如何在嚴苛的動態環境下保持高精度。 汽車導航與自動駕駛：在車輛定位、循跡、環境感知中的作用。探討如何通過融閤INS與其他傳感器，實現高精度、高可靠性的車道級導航。 機器人導航：在地麵機器人、無人機（UAV）等平颱上的應用。重點關注其在室內、GPS信號弱區域的自主導航能力。 船舶與水下航行器：在海洋環境中的精密定位。講解如何應對水下磁場乾擾、聲納精度限製等挑戰。 地質勘探與測繪：用於精確測量地形、地貌。 人體運動分析與可穿戴設備：在運動監測、康復訓練等領域的應用。 書中還會對未來發展趨勢進行展望，例如： 更高精度、更低成本的傳感器研發。 人工智能與機器學習在慣性導航中的應用，例如用於傳感器誤差建模、自適應濾波、場景識彆等。 與新興導航技術（如視覺導航、雷達導航、磁場導航等）的深度融閤。 更高性能的計算平颱與算法優化，以支持實時、高精度的導航計算。 總結 《無陀螺慣性導航技術（精）》將是一本集理論性、技術性、實用性於一體的學術專著。它不僅僅是對現有技術的梳理，更是對慣性導航領域前沿問題的深入探討和對未來發展方嚮的清晰指引。通過閱讀此書，讀者將能夠深刻理解無陀螺慣性導航技術背後的科學原理，掌握其核心技術，並能夠將其應用於實際的工程問題中。這本書將成為慣性導航領域研究者、工程師以及對該技術感興趣的讀者的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的插圖和圖錶質量非常齣色，這一點常常被技術書籍所忽視，但它在這本書中卻起到瞭畫龍點睛的作用。比如在描述傳感器誤差模型時，那些精心繪製的誤差漂移麯綫圖，比純文字描述要直觀得多，能讓人立刻領會到誤差是如何隨時間纍積的。而且，作者在引用參考文獻時也顯得非常用心，不僅包含瞭經典的文獻，也顧及到瞭近年來的一些突破性進展，體現瞭作者緊跟學術前沿的敏銳度。翻閱到係統集成那一章時，我感覺自己仿佛站在瞭一個真實的項目現場，書中對軟硬件接口、時鍾同步等實際操作層麵的細節描述得細緻入微，這對於將理論轉化為實際産品的工程師來說，簡直是雪中送炭。總的來說，這是一本兼顧理論深度和工程實踐廣度的精品，它成功地架起瞭一座從實驗室研究到實際應用之間的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

我用這本書作為我近期一個復雜動態係統建模項目的參考資料，最大的收獲在於它提供的多角度分析視角。很多同類書籍側重於單一的數學流派，而這本書則展現瞭一種兼容並包的視野，它將不同學派的優勢巧妙地融閤在瞭一起，力求構建齣一個最符閤現實情況的解決方案。在麵對係統校準這一難題時，我嘗試瞭書中介紹的一種基於最小二乘法的迭代優化策略，效果立竿見影，極大地提高瞭我們初始定位的精度，這直接節省瞭數周的調試時間。這本書絕非那種隻能放在書架上“鎮宅”的理論大部頭，它是一本“活的”工具書，隨時可以從中提取齣解決實際問題的“利器”。對於那些渴望從“知道”慣導原理到“精通”慣導實現的人來說，這本書無疑是值得反復研讀和珍藏的珍貴資源。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的印象，那種深邃的藍色調和精準的幾何綫條，仿佛在訴說著導航世界的復雜與精密。拿到手裏時，能明顯感受到紙張的質感，很有分量，這讓我對內容的深度充滿瞭期待。我首先翻閱瞭目錄，內容覆蓋麵之廣著實令人驚嘆，從基礎的傳感器原理到復雜的誤差模型，再到實際的係統集成與測試，條理清晰，邏輯嚴謹。作者顯然是這一領域的資深專傢，對理論的闡述深入淺齣，即便是初學者也能抓住主乾。特彆值得一提的是，書中對不同導航算法的對比分析非常到位，沒有簡單地羅列公式，而是結閤實際應用場景，深入剖析瞭每種方法的優劣和適用條件。對於想要係統學習慣性導航技術的人來說，這無疑是一本不可多得的寶典，它不僅提供瞭知識，更塑造瞭一種嚴謹的工程思維。我尤其欣賞作者在處理前沿課題時的審慎態度，既不誇大其詞，又能準確把握技術脈絡，讓人讀來踏實可靠。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的行文風格非常古典和嚴謹，仿佛在閱讀一本經典的教科書，每一個論述都建立在堅實的數學和物理基礎之上。我記得有一章節專門講解瞭卡爾曼濾波在狀態估計中的應用，作者沒有僅僅停留在理論推導，而是通過大量的圖示和算例，將抽象的數學過程具象化，這對於理解動態係統的建模與優化至關重要。我發現自己不得不放慢閱讀速度，經常需要停下來，對著公式反復琢磨，甚至要對照著自己過去積纍的一些筆記進行對比驗證。這本書的難度無疑是偏高的，它要求讀者具備紮實的信號處理和控製理論背景，但迴報也是巨大的——它能幫你構建起一個無懈可擊的知識框架。對於那些希望在慣導領域進行深入研究或者需要解決實際工程難題的工程師而言，這本書的價值是無法用簡單的“推薦”來衡量的，它更像是一把鑰匙，能開啓通往更高階認知的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也值得稱贊，雖然內容專業，但閱讀起來並不感到枯燥。字體選擇恰當，行距舒適，即使長時間閱讀也不會産生強烈的視覺疲勞。更讓我欣慰的是，書中對一些關鍵概念的解釋，往往會輔以曆史背景的介紹，這使得技術的發展脈絡更加清晰。比如，當介紹到某一代導航算法的誕生時，作者會簡要說明它是為瞭解決前一代方法的哪些具體缺陷而提齣的，這種敘事方式極大地增強瞭知識的連貫性和趣味性。我個人特彆喜歡它對“魯棒性”和“可靠性”這兩個概念的探討，書中沒有把它們僅僅當作口號來喊，而是通過數學模型和仿真實例展示瞭如何量化和提升係統的抗乾擾能力。這本書的價值在於，它教會讀者如何思考一個“健壯”的導航係統應該是什麼樣子的，這遠比單純掌握某個算法重要得多。