面向地磁导航的位场延拓空间域算法研究 9787118102710 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈龙伟 著

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• 地磁导航
• 位场延拓
• 空间域算法
• 地球物理
• 导航定位
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• 数学模型
• 算法研究
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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102710

商品编码：29762341490

包装：平装

出版时间：2015-10-01

图书基本信息
图书名称	面向地磁导航的位场延拓空间域算法研究	作者	陈龙伟
定价	50.00元	出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118102710	出版日期	2015-10-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

陈龙伟、曹聚亮、吴美平、吕云霄编*的《面向 地磁导航的位场延拓空间域算法研究》以水下惯性／ 地磁匹配组合导航为研究背景，对平面位场延拓问题 （包括平面位场向上延拓和平面位场向下延拓）和曲面 位场延拓问题（包括平化曲和曲化平）进行了深入分析 ，提出了一套系统的空间域解决拉普拉斯方程边值问 题的新方法，研发了快速、稳定的实用位场延拓算法 ，较好地解决了平面位场向下延拓和曲化平不稳定问 题和算法时间效率问题。 　　本书共包含7部分内容，包括：绪论，位场延拓 问题的基础理论，平面位场延拓频率域算法及改进， 平面位场向上延拓空间域BCE 算法，平面位场向下延 拓空间域CGLS-BCE 算法，曲化平空间域CGLS-SI- BCE 算法，总结及展望。

作者简介

目录

章 绪论 1.1 水下地磁导航技术概述 1.2 位场延拓方法研究现状 1.2.1 平面位场延拓 1.2.2 曲面位场延拓 第2章 位场延拓问题的基础理论 2.1 位场向上延拓问题的数学描述 2.2 位场向上延拓边界积分 2.3 位场向下延拓问题分析 2.4 本章小结 第3章 平面位场延拓频率域算法及改进 3.1 向下延拓积分迭代法分析 3.1.1 收敛性分析 3.1.2 频率域特性分析 3.2 任意采样点数二维FFT算法 3.2.1 离散频率计算 3.2.2 GFT算法性能分析 3.3 频率域向下延拓Tikhonov—Lcurve算法 3.3.1 Tikhonov—Lcurve算法原理 3.3.2 Tikhonov—Lcurve算法的性能分析 3.4 本章小结 第4章 平面位场向上延拓空间域算法 4.1 向上延拓空间域方法理论基础 4.1.1 向上延拓积分方程的离散化 4.1.2 离散问题规范表示 4.1.3 系数矩阵结构特征分析 4.2 空间域向上延拓BCE算法 4.3 BCE算法的性能分析 4.3.1 球体组合模型检验 4.3.2 实测数据检验 4.3.3 两种BCE算法对比分析 4.4 频率域方法与空间域方法之间联系 4.5 本章小结 第5章 平面位场向下延拓空间域算法 5.1 系数矩阵病态性分析 5.2 空间域内求解向下延拓问题的研究思路 5.2.1 优化泛函的构造 5.2.2 迭代方法的选择 5.3 向下延拓CGLS—BCE算法原理 5.4 CGLS—BCE算法的性能分析 5.4.1 球体组合模型检验 5.4.2 实测数据检验 5.5 本章小结 第6章 曲面位场延拓空间域算法 6.1 曲化平问题分析 6.2 平化曲快速算法 6.2.1 SI—BCE算法 6.2.2 FDTE算法 6.2.3 平化曲算法性能分析 6.3 曲化平CGLS—SI—BCE算法原理 6.4 CGLS-SI一BCE算法的性能分析 6.4.1 球体组合模型检验 6.4.2 实测数据检验 6.5 本章小结 第7章 总结及展望 7.1 总结 7.2 展望 附录A延拓算法性能测试数据 A.1 位场仿真数据 A.2 噪声数据 A.3 起伏面高程仿真数据 A.4 实测磁异常数据 A.4.1 实测磁异常数据一 A.4.2 实测磁异常数据二 附录B 格林公式 附录C 频率域正则延拓算子的推导 附录D 加权积分解析表达式的推导 附录E 频率域向上延拓程序Matlab代码 参考文献

编辑推荐

文摘

序言

《地球的无形指引：现代导航技术的深层探索》 内容简介 在这个瞬息万变的时代，精准可靠的导航能力是人类探索未知、拓展疆域的关键。从浩瀚的星辰大海到潜藏于地壳深处，从翱翔于天际的飞行器到深邃海洋中的潜航器，导航的触角无处不在，深刻地影响着我们的生产生活和科学研究。而在这背后，一股无形的力量——地球的磁场，正被日益深入地发掘和利用，成为一项至关重要的导航资源。 本书《地球的无形指引：现代导航技术的深层探索》并非聚焦于单一的技术路径，而是以宏观的视角，深入剖析了如何从地球本身蕴含的物理信息中提炼出导航的精髓。它将带领读者穿越数据海洋，理解如何从观测到的复杂地球物理场，例如重力场和磁场，中提取出指示方向、定位位置的关键线索。本书的核心在于“信息挖掘”与“场景理解”，探讨的是如何将分散、冗余的地球物理场数据，转化为高精度、高鲁棒性的导航信息。 一、 宏观视角下的地球物理场导航 人类对地球物理场的认识由来已久，但将其应用于导航，特别是现代高精度导航，则是一个跨越多个学科领域的挑战。本书将从宏观层面勾勒出地球物理场导航的整体图景。 1. 地球物理场的多样性与导航潜力： 重力场： 地球的重力场并非均匀分布，其细微变化反映了地下物质密度的不均，也与地形地貌紧密相关。本书将阐述如何利用高精度的重力测量数据，构建区域性的重力异常图谱，这些图谱如同地球的“指纹”，在特定区域内具有高度的辨识度。 磁场： 地球磁场，源于地核的动态过程，也受到地壳岩石磁性物质的调制。本书将探讨地磁场的空间变化规律，包括地磁倾角、地磁偏角以及磁异常等，并分析它们在导航中的独特优势，尤其是在GPS信号受阻或失效的环境中。 其他地球物理场： 除了重力和磁场，本书还将简要提及其他可能与导航相关的地球物理场信息，例如大地水准面、地球电场等，强调对这些信息的综合利用可能带来的导航精度提升。 2. 地球物理场导航的原理与优势： “地形匹配”的地理学基础： 许多地球物理场导航技术，本质上是一种“地形匹配”的泛化。通过将实时观测到的地球物理场数据与预先建立的地球物理场高精度地图进行比对，可以实现精确定位。这种方式在以下方面具有显著优势： 独立性： 不依赖于外部信号（如GPS、北斗），因此在水下、地下、室内、战场等复杂环境下具有极高的实用价值。 鲁棒性： 对环境干扰（如电子对抗、电磁干扰）具有较强的抵抗能力。 普适性： 地球物理场遍布全球，理论上可以在任何区域实现导航。 二、 数据获取与预处理：从原始信号到导航信息 任何导航系统的基石都是高质量的数据。本书将详尽介绍地球物理场数据的获取、处理和质量控制流程，确保后续分析的有效性。 1. 高精度测量技术： 重力测量： 介绍各种先进的重力测量仪器，如绝对重力仪、相对重力仪、航空重力仪、卫星重力仪等，以及它们在不同尺度和应用场景下的特点。 磁场测量： 阐述各种磁力仪，如质子磁力仪、磁通门磁力仪、超导量子干涉仪（SQUID）等，及其在地面、空中、海洋和空间探测中的应用。 多源数据融合： 探讨如何整合来自不同传感器、不同平台（卫星、飞机、船舶、无人机、地面站）的重力或磁场数据，构建更全面、更高分辨率的地球物理场模型。 2. 数据预处理与质量控制： 去噪与滤波： 详细介绍用于去除测量噪声、仪器误差、环境干扰（如太阳活动对地磁场的影响）的各种滤波技术，包括傅里叶变换、小波分析、卡尔曼滤波等。 场源分离： 区分不同深度的地质体对地球物理场的影响，例如将地壳的磁异常与地球整体磁场区分开来。 大地测量基准与坐标转换： 确保测量数据在统一的大地测量基准下进行处理，并进行必要的坐标系转换，以保证数据的精度和可比性。 异常值检测与处理： 识别并处理测量过程中出现的异常数据点，以避免对后续分析产生误导。 三、 地球物理场信息的高级提取与特征分析 本书将深入探讨如何从预处理后的数据中提取出对导航最有价值的信息。这部分是本书的重点，将涵盖多种先进的分析技术。 1. 地球物理场模型的构建与优化： 解析模型与数值模型： 介绍如何构建地面的重力或磁场模型，包括基于球谐函数的全球模型、基于测量数据的局部精细模型。 反演技术： 探讨如何利用观测数据反演地下介质的性质（如密度、磁化强度），从而建立更精确的地球物理场模型。 模型更新与动态变化： 讨论如何随着新数据的获取，不断更新和优化地球物理场模型，以适应地球物理场的缓慢变化。 2. 地球物理场特征的提取与辨识： 特征点提取： 识别重力或磁场异常图谱中的关键特征点，例如极值点、拐点、梯度变化显著的区域。这些特征点在导航中扮演着“路标”的角色。 特征模式匹配： 探讨如何将实时观测到的局部地球物理场特征与预先建立的地球物理场地图进行模式匹配，实现高精度的定位。 多尺度分析： 利用不同尺度的地球物理场信息，例如大尺度的区域性趋势和局部的小尺度异常，来增强导航的稳定性和精度。 谱域分析： 介绍如何利用傅里叶变换等方法，在频率域分析地球物理场的空间变化特征，有助于提取不同深度的场源信息。 四、 导航算法的设计与实现 在提取了有效的地球物理场信息之后，如何将其转化为实际的导航指令，是导航系统的核心。本书将详细介绍相关的算法设计。 1. 匹配滤波与比对定位： 基于特征点的匹配： 介绍如何利用特征点之间的相对位置关系，以及特征点的属性（如异常强度），进行点对点的匹配，实现定位。 基于模板匹配的全局比对： 探讨如何将实时观测到的地球物理场数据段，与预先存储的地球物理场地图（模板）进行滑动比对，找到最佳匹配区域，从而确定导航器的位置。 多假设跟踪与数据关联： 解决在复杂环境下，可能出现多个候选匹配点的情况，利用运动模型和数据关联算法，选择最可能的匹配。 2. 数据融合与组合导航： 与其他导航系统的融合： 强调地球物理场导航并非孤立存在，而是常常与其他导航技术（如惯性导航系统INS、GPS/GNSS、视觉导航）进行融合，形成高精度、高可靠性的组合导航系统。 卡尔曼滤波及其变种： 详细介绍如何利用卡尔曼滤波（EKF, UKF等）来实现地球物理场信息与惯性测量单元（IMU）数据的实时融合，克服单源导航的局限性。 贝叶斯滤波方法： 探讨更先进的概率滤波方法，用于处理非线性、非高斯噪声等复杂情况。 3. 误差分析与精度评估： 误差源分析： 详细分析地球物理场导航系统中可能存在的各类误差源，包括测量误差、模型误差、匹配算法误差、融合算法误差等。 精度评定方法： 介绍国际通用的导航精度评定指标，如CEP（圆形概率误差）、RMSE（均方根误差）等，并讨论如何通过仿真和实际测试来评估导航系统的整体精度。 不确定性传播： 探讨如何量化和传播导航系统的不确定性，为用户提供更可靠的导航信息。 五、 应用前景与未来展望 地球物理场导航技术已经并在未来将拥有广阔的应用前景，本书将对此进行展望。 1. 关键应用领域： 水下导航： 潜艇、水下机器人、水下测绘等。 航空航天： 飞机的自主导航、深空探测器的自主着陆与导航。 地质勘探与资源开发： 精准定位勘探设备。 军事应用： 战场导航、精确制导。 自动驾驶： 增强自动驾驶汽车在GPS信号受限区域的定位能力。 灾害监测与应急响应： 在地震、洪水等灾害发生后，提供可靠的导航支持。 2. 技术发展趋势： 高精度地球物理场模型的全球覆盖： 建立覆盖全球、分辨率更高的地球物理场模型是关键。 人工智能与机器学习的应用： 利用AI技术提升特征提取、模式识别和数据融合的效率和精度。 微型化与低功耗传感器： 推动地球物理场传感器的小型化和低功耗化，使其能够集成到更多类型的导航设备中。 实时性与智能化： 实现地球物理场导航系统的实时响应与智能决策，进一步提升导航的自主性。 结语 《地球的无形指引：现代导航技术的深层探索》是一部系统性、前瞻性的专著，它旨在揭示地球物理场作为一种天然的、独立的导航资源所蕴含的巨大潜力。本书不仅汇集了地球物理学、大地测量学、信号处理、控制理论、人工智能等多个领域的最新研究成果，更重要的是，它提供了一个理解和掌握现代导航技术新范式的全新视角。对于任何从事导航技术研究、开发以及对地球科学及其应用感兴趣的读者而言，本书都将是一份宝贵的参考资料，引领您深入探索地球赋予我们的“无形指引”。

评分☆☆☆☆☆

这套书的装帧设计很有意思，封面选用了深邃的蓝色调，让人联想到浩瀚的宇宙或者深不可测的海洋，很有种探索未知的神秘感。纸张的质感也相当不错，印刷清晰，内页排版布局合理，阅读起来很舒服，长时间盯着也不会感到眼睛疲劳。我特别喜欢那种字体选择，既有学术的严谨性，又不失现代感。整体来看，这是一本让人愿意捧在手里仔细品读的书，不仅仅是内容的价值，光是作为一件实体书来看，它的制作工艺也达到了相当高的水准。看得出出版社在装帧和印刷上是下足了功夫的，这种对细节的关注，往往预示着内容本身的精良。翻开书页，那种新书特有的油墨香气混合着纸张的芬芳，对于一个爱书之人来说，简直是一种享受。无论是放在书架上陈列，还是随时取阅，都显得很有档次。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事相关领域文献阅读的读者，我深知一本优秀的学术专著，其价值往往体现在作者对概念的界定和逻辑推演的严密性上。这本书的论述风格，如果能做到旁征博引而不失自身主线清晰，那将是极大的成功。我特别关注那些晦涩难懂的理论点，好的作者会用巧妙的比喻或者简化的模型来解释它们，让原本高不可攀的知识变得平易近人，同时又不牺牲其严谨性。这种教学相长的能力，体现了作者深厚的学术功底和出色的沟通技巧。我希望在阅读过程中，能够感受到作者清晰的思路，能够构建起一个完整且相互支撑的知识体系，而不是零散的知识点堆砌。对于这种专业性极强的书籍，清晰的叙事逻辑是其灵魂所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版信息显示它来自一家历史悠久且在学术出版界享有盛誉的出版社，这本身就是一个质量的保证。一般来说，经过这样严格的同行评审和编辑流程的著作，其内容的准确性和前瞻性都有了基础保障。我更倾向于选择那些经过时间检验和专业机构背书的文献，因为它们代表了当前该领域内一个相对成熟的观点或重要的研究进展。这本书的定位，似乎是想成为该细分领域内的一个参考标准或进阶读物。对于我们这些希望跟上学科发展脉搏的人来说，投资一本高质量的专著，远比阅读大量未经筛选的零散资料来得高效和可靠。我期待它能成为我未来工作中可以随时查阅和引用的“工具书”。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的标题来看，它似乎聚焦于解决一个非常具体但又至关重要的工程或科学问题。在很多依赖高精度定位和环境感知的应用中，如何从已有的数据中提取出更精确、更可靠的信息，一直是技术瓶颈。这本书如果能提供一套行之有效的“位场延拓空间域算法”，那么对于相关领域的工程师和研究人员来说，无疑是一份极其宝贵的财富。我设想它会包含大量的数学推导、模型构建和实际案例分析，这些是支撑起一个强大算法框架的基石。我非常看重它在处理复杂、非线性问题时的表现，以及算法的鲁棒性和计算效率。一本好的算法书籍，不仅要告诉我们“怎么做”，更要深入阐述“为什么这样做会更好”，希望这本书能在这方面做到位。

评分☆☆☆☆☆

我一直关注着前沿的科学研究动态，特别是涉及到地球物理和空间探测的领域，这本书的题目就给我一种非常前沿和专业的印象。虽然我目前对这个细分领域还没有进行过深入的学习，但从目录和摘要中透露出的信息来看，作者显然对这个方向有着非常深刻的理解和独到的见解。它似乎不仅仅是在罗列已有的理论，更像是在尝试构建一套全新的、更高效的解决方案。这种敢于挑战和创新的精神，是真正有价值的学术著作所必须具备的特质。我期待它能提供一些突破性的视角，能够帮助我们更好地理解和利用我们脚下这颗星球的物理属性，将其转化为实际应用中的指导方针。这本书的深度和广度，让我对后续的阅读充满了好奇和期待，希望能从中汲取到新的灵感。