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丛书名:高等学校规划教材·航空、航天与航海科学技术
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- 作者:严恭敏,翁浚 著
- 出版时间:2019/8/1
- ISBN:9787561265475
- 出 版 社:西北工业大学出版社
- 中图法分类:V448.131
- 页码:298
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16开
《捷联惯导算法与组合导航原理》是作者在总结多年研究生“卡尔曼滤波与组合导航原理”课程的教学经验,吸收十余年从事惯性导航与组合导航技术研究的科研成果,以及参阅国内外众多文献资料的基础上编写而成的,注重基础理论与工程实践相结合,实用性与可操作性强。全书共8章,主要包括捷联惯导算法及其误差分析、地球重力场基础、卡尔曼滤波基本原理、初始对准与组合导航技术、捷联惯导与组合导航仿真等内容。书中附有丰富的MATLAB仿真程序可供读者参考,还有练习题可供读者拓展学习或练习使用。
《捷联惯导算法与组合导航原理》可作为高等学校导航制导与控制、仪器仪表及相关专业的高年级本科生、研究生的教学用书和参考书,也可供从事相关专业的科研和工程技术人员阅读参考。
近年来,惯性技术不论在军事上、工业上,还是在民用上,特别是在消费电子产品领域,都获得了广泛的应用,大到潜艇、舰船、高铁、客机、导弹和人造卫星,小到医疗器械、电动独轮车、小型四旋翼无人机、空中鼠标和手机,都有惯性技术存在甚至大显身手的身影。相应地,惯性技术的研究和开发也获得了前所未有的蓬勃发展,越来越多的高校师生、工程技术人员和爱好者加入到惯性技术的研发队伍中来。
惯性技术涉及面广,涵盖元器件技术、测试设备和测试方法、系统集成技术和应用开发技术等方面,囿于篇幅和笔者知识面,本书主要讨论捷联惯导系统算法及其组合导航应用方面的有关问题,包括捷联惯导姿态解算基础、地球形状与重力场基础、捷联惯导更新算法及误差分析、最优估计与卡尔曼(Kalman)滤波基本原理、卡尔曼滤波的一些技术处理方法、初始对准与组合导航技术、捷联惯导与组合导航仿真等内容。希望读者阅读之后能够对捷联惯导算法与组合导航技术有个系统而深入的理解,并能快速而有效地将基本算法应用于解决实际问题。
本书在编写和定稿过程中得到以下同行的热心支持,他们指出了不少错误之处或提出了许多宝贵的修改建议,深表谢意:
西北工业大学的梅春波、赵彦明、刘洋、沈彦超、肖迅、牟夏、郑江涛、刘士明、金竹、冯理成、赵雪华、杨小康、李思锦、邓瑀、田野;中国航天三江集团有限公司的王亚军;辽宁工程技术大学的丁伟;北京腾盛科技有限公司的刘兴华;东南大学的童金武、冯家政;中国农业大学的包建华;南京航空航天大学的赵宣懿;武汉大学的董翠军、陈威、陈起金;山东科技大学的王云鹏;陕西中天火箭技术股份有限公司的王斯亮;火箭军工程大学的陈河;中国电子科技集团有限公司的张保群;中国矿业大学的陈宇鸣;西安精准测控有限责任公司的柯欢欢;上海银基信息安全技术股份有限公司的李鹏程。
由于水平有限,书中疏漏之处在所难免,诚望读者不吝批评指正。
第1章 概述
1.1 捷联惯导算法简介
1.2 Kalman滤波与组合导航原理简介
第2章 捷联惯导姿态解算基础
2.1 反对称阵及其矩阵指数函数
2.1.1 反对称阵
2.1.2 反对称阵的矩阵指数函数
2.2 方向余弦阵与等效旋转矢量
2.2.1 方向余弦阵
2.2.2 等效旋转矢量
2.3 方向余弦阵微分方程及其求解
2.3.1 方向余弦阵微分方程
2.3.2 方向余弦阵微分方程的求解
2.4 姿态更新的四元数表示
2.4.1 四元数的基本概念
2.4.2 四元数微分方程
2.4.3 四元数微分方程的求解
2.5 等效旋转矢量微分方程及其泰勒级数解
2.5.1 等效旋转矢量微分方程
2.5.2 等效旋转矢量微分方程的泰勒级数解
2.6 圆锥运动条件下的等效旋转矢量算法
2.6.1 圆锥运动的描述
2.6.2 圆锥误差补偿多子样算法
2.7 多项式角运动条件下的等效旋转矢量精确数值解
2.7.1 角运动的多项式描述
2.7.2 等效旋转矢量的迭代求解
第3章 地球形状与重力场基础
3.1 地球的形状描述
3.1.1 地球旋转椭球体的基本概念
3.1.2 子午圈椭圆与纬度的计算
3.1.3 旋转椭球表面的曲率半径
3.1.4 大地坐标与位置矩阵
3.1.5 大地坐标与地心直角坐标转换
3.2 地球的正常重力场
3.2.1 圆球假设下的地球重力
3.2.2 旋转椭球假设下的地球重力
3.2.3 重力与高度的关系
3.3 地球重力场的球谐函数模型
3.3.1 球谐函数的基本概念
3.3.2 引力位函数
3.3.3 重力位及重力计算
第4章 捷联惯导更新算法及误差分析
4.1 捷联惯导数值更新算法
4.1.1 常用坐标系的定义
4.1.2 姿态更新算法
4.1.3 比力方程、速度更新与划桨误差补偿算法
4.1.4 位置更新算法
4.2 捷联惯导误差方程
4.2.1 惯性传感器测量误差模型
4.2.2 姿态误差方程
4.2.3 速度误差方程
4.2.4 位置误差方程
4.2.5 误差方程的整理
4.3 静基座误差特性分析
4.3.1 静基座误差方程
4.3.2 高度通道
4.3.3 水平通道
4.3.4 水平通道的简化
4.3.5 水平通道误差特性仿真
第5章 最优估计与卡尔曼滤波基本原理
5.1 几种最优估计方法
5.1.1 随机向量的概率密度函数
5.1.2 最优估计的基本概念
……
第6章 卡尔曼滤波的一些技术处理方法
第7章 初始对准与组合导航技术
第8章 捷联惯导与组合导航仿真
附录
练习题
参考文献