无陀螺捷联式惯性导航系统

无陀螺捷联式惯性导航系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:哈尔滨工程大学出版社
作者:史震
出品人:
页数:97
译者:
出版时间:2005-10
价格:20.00元
装帧:
isbn号码:9787810737548
丛书系列:
图书标签:
  • 捷联式惯性导航系统,惯性导航系统
  • 技术
  • 专业参考书
  • 惯性导航系统
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  • 测量技术
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具体描述

无陀螺捷联式惯性导航系统,ISBN:9787810737548,作者:史震、于秀萍、马澍田

现代航位推算技术与自主导航系统设计 图书简介 本书全面深入地探讨了现代航位推算技术、传感器融合理论及其在自主导航系统设计中的应用。全书内容紧密围绕如何实现高精度、高鲁棒性的导航定位展开,覆盖了从基础理论到前沿实践的多个关键领域。本书旨在为从事航空航天、海洋工程、自动控制以及机器人领域的科研人员、工程师和高级学生提供一本系统、详实的参考手册。 第一部分:导航基础理论与传感器原理 本书首先系统回顾了导航学的基础理论框架,强调了导航误差的来源、建模与抑制方法。重点分析了惯性导航(INS)系统的基本原理,包括比力方程的推导、姿态、速度和位置的解算过程,以及陀螺仪和加速度计的误差特性及建模。 在传感器部分,详细阐述了当前主流导航传感器的工作原理、精度指标与局限性。 惯性测量单元(IMU)的深入剖析: 详细解析了光纤陀螺仪(FOG)、环形激光陀螺仪(RLG)以及MEMS惯性传感器的工作原理,对比了它们的性能特点,并讨论了如何对原始测量数据进行标定和补偿,以消除由温度、振动等因素引起的系统误差和随机误差。 外部导航传感器: 详述了全球导航卫星系统(GNSS,包括GPS、北斗等)的信号结构、定位原理、大气延迟模型以及多径效应的抑制技术。同时,对磁力计、气压计等辅助传感器的测量模型进行了细致的分析。 轮式与里程计测量: 探讨了应用于地面车辆导航的轮式编码器和多普勒速度测量(DVL)的原理、误差累积模式及其在特定环境下的适用性。 第二部分:状态估计与传感器融合方法 本部分是全书的核心,专注于如何有效地整合来自不同传感器的数据,以获得比单一传感器更优越的导航性能。 线性与非线性系统状态估计: 详细介绍了卡尔曼滤波(KF)理论及其在导航系统中的应用基础,包括其线性假设和局限性。随后,重点深入剖析了扩展卡尔曼滤波(EKF)的推导过程、雅可比矩阵的计算,以及在实际应用中可能出现的发散问题及对策。 无迹卡尔曼滤波(UKF)与中心差分卡尔曼滤波(CDKF): 针对EKF在线性化引入的误差,本书详细讲解了UKF通过确定性采样点来近似概率分布的数学机制,并提供了详细的算法步骤和在非线性度较高的导航系统中应用的案例分析。 粒子滤波(PF)的理论与应用: 对于强非线性的导航场景(如在GNSS信号完全丢失或存在严重遮挡的环境),本书介绍了粒子滤波的基本思想、重要性采样(IS)以及重采样策略,并讨论了其计算复杂度带来的挑战。 数据融合架构设计: 区分并对比了松耦合、紧耦合和深层融合(Deep Fusion)的架构特点。详细讨论了如何构建高效的滤波框架,包括时间同步、异步数据处理、残差设计以及观测模型的设计,以确保融合滤波的稳定性和实时性。 第三部分:先进导航系统设计与误差控制 本部分将理论知识应用于实际系统工程,重点关注自主导航系统的架构设计、性能评估与鲁棒性增强。 高精度惯导系统误差抑制技术: 探讨了如何利用周期性、可预测的误差特性(如陀螺仪的随机游走、漂移率、轴位误差等)进行在线估计和补偿。深入分析了基于外部参考的导航误差校正方法,如使用GNSS或外部观测值对导航系统进行周期性或连续性的校正,以限制惯导误差的漂移。 组合导航系统的设计与实现: 提供了构建多传感器组合导航系统的具体设计流程,包括系统误差状态向量的定义、系统噪声协方差矩阵的设定,以及在不同工作模式(如GNSS可用、失效或降级)下的切换逻辑。 视觉/惯性里程计(VIO)与传感器辅助导航: 探讨了视觉传感器在环境特征提取方面的优势。详细介绍了如何将视觉里程计的运动估计信息与IMU数据进行融合,尤其是在缺乏GNSS信号的环境下,如何利用视觉特征进行姿态和位置的自适应估计。 导航系统性能评估与测试: 阐述了导航系统在实验室环境和实际飞行/行驶环境下的测试大纲和评估指标,如均方根误差(RMSE)、最大误差界限、漂移率等。同时,讨论了仿真建模在系统验证中的重要作用,包括如何构建高保真度的环境模型和传感器误差模型。 第四部分:特定应用场景下的导航挑战 本书最后针对几个具有挑战性的应用领域,提供了深入的分析和解决方案。 城市峡谷与室内定位: 讨论了在多路径、信号遮挡严重的城市环境中,GNSS信号弱化时的应对策略,包括如何增强惯导系统的自主保持能力,以及利用Wi-Fi、UWB等室内定位技术辅助导航。 动态环境下的自适应导航: 探讨了导航系统在高速机动、剧烈振动或高冲击环境下的设计考量,包括如何调整滤波器的带宽和噪声参数以适应动态变化的系统特性。 自主系统的导航安全与冗余: 讨论了导航系统的容错设计理念,如何利用多套冗余传感器和异构处理单元来实现故障检测、隔离与恢复(FDIR),确保在单个或多个关键传感器失效时,导航功能仍能维持在可接受的精度范围内。 本书结构严谨,理论与工程实践相结合,图表丰富,旨在帮助读者建立对现代自主导航系统的全面而深刻的理解。

作者简介

目录信息

第1章 引言 1.1 惯性技术的发展概况 1.2 惯性导航系统的发展 1.3 无陀螺捷联惯导系统的发展概况第2章 载体角速度的解算方法 2.1 坐标系的定义及坐标变换 2.2 载体非质心处的比力方程 2.3 九加速度计安装方案一的载体角速度解算 2.4 九加速度计安装方案二的载体角速度解算 2.5 六加速度计安装方案的载体角速度解算第3章 力学编排方程 3.1 姿态方向余弦矩阵、姿态角、姿态角速度的解算 3.2 载体在导航系中的地速和位置的解算 3.3 纬度、经度和目标方向角的解算 3.4 高度通道的解算第4章 无陀螺捷联惯导系统误差分析 4.1 无陀螺捷联惯导系统的误差源 4.2 加速度计的数学模型及其误差补偿 4.3 载体角速度计算值的残余误差分析 4.4 载体对地线加速度的计算误差分析 4.5 无陀螺捷联惯导系统误差传播特性第5章 无陀螺捷联惯导系统数学仿真 5.1 仿真说明 5.2 仿真模型的结构 5.3 仿真算例参考文献
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读后感

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用户评价

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作为一名对航空航天领域有着浓厚兴趣的普通爱好者,我看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名时,心中涌起的是一种探求未知的好奇。惯性导航系统,这个词汇本身就充满了科技感和神秘感,它关乎着精准的定位、可靠的飞行,甚至是在茫茫宇宙中找到方向。而“无陀螺”这一前缀,更是让我眼前一亮。我知道传统的惯导系统大多依赖于机械陀螺仪,而机械陀螺仪往往体积庞大、精度受环境因素影响较大,且维护成本高昂。因此,“无陀螺”的出现,意味着在惯导技术上可能迎来了一场革命,一种更轻便、更精准、更不易受外界干扰的新型测量技术应运而生。我猜想书中会对这些“无陀螺”的传感器进行深入的介绍,比如光纤陀螺、激光陀螺,或者更加前沿的MEMS(微机电系统)传感器,它们是如何利用物理学的基本原理,实现对姿态和角速度的精确测量的?又或者是如何克服传统机械陀螺的缺点,实现更高的精度和更低的功耗?而“捷联”二字,则进一步点明了系统的结构特点。我知道平台式惯导需要独立的平台来隔离运动的影响,而捷联系统则将传感器直接固连在载体上,通过软件算法来解耦运动,这不仅大大简化了系统结构,降低了成本,更提高了系统的响应速度和可靠性。我非常期待书中能够详细阐述捷联系统的优势,比如它在机动性强的飞行器上如何发挥作用,以及在复杂环境下如何保持导航精度。这本书对我来说,就像一本开启科技宝藏的钥匙,我希望它能够用清晰易懂的语言,为我揭示惯性导航技术的演进过程,以及“无陀螺捷联式”这一前沿技术所带来的无限可能,让我能够更好地理解现代导航技术的魅力。

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当我第一次在书架上看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》这本书时,就被它严谨而充满科技感的书名深深吸引。作为一名对工程技术,尤其是导航和定位技术有着浓厚兴趣的爱好者,我对惯性导航系统(INS)一直充满好奇。我知道,INS是实现自主导航的关键技术,即使在GPS信号丢失或受干扰的情况下,也能提供连续的位置、速度和姿态信息。而“无陀螺”这个前缀,则立刻让我联想到,这本书将介绍摆脱了传统机械陀螺束缚的,更加先进、轻便、高精度的惯性测量技术。我非常期待书中能够深入探讨各种新型惯性传感器的原理,例如光纤陀螺、激光陀螺,以及MEMS(微机电系统)加速度计和角速度计等。它们是如何利用物理学原理实现对运动的精确测量,又如何在精度、稳定性、抗震动和功耗方面超越传统的机械陀螺?同时,“捷联”也预示着系统的集成方式,将惯性测量单元(IMU)直接安装在载体框架上,通过高性能计算机进行实时解算。这种结构相比于需要独立平台的平台式惯导,在动态响应、系统体积和成本等方面应该有着显著的优势。我希望这本书能够详细阐述捷联式系统的设计理念、误差建模、滤波算法,以及在高动态环境下如何保持导航精度的关键技术。这本书对我而言,是一扇通往精密导航世界的窗口,它将帮助我更深入地理解现代导航系统的核心技术,以及“无陀螺捷联式”这一前沿技术如何为各个领域的自主运动提供坚实的基础。

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从书名《无陀螺捷联式惯性导航系统》来看,这本书似乎聚焦于现代导航技术中一个非常关键且前沿的领域。惯性导航系统,它的核心在于利用惯性传感器来测量载体的加速度和角速度,从而推算出其在三维空间中的位置、速度和姿态。而“无陀螺”这个修饰语,则直接点明了技术革新,即摆脱了过去依赖精密机械陀螺的时代,转向了更为先进的固态传感器技术。我猜想书中会详细介绍例如光纤陀螺、激光陀螺,或者是MEMS(微机电系统)加速度计和角速度计等核心部件的原理、设计和性能。这些技术是如何实现高精度测量的?它们的误差来源有哪些?又该如何进行补偿?这些都是我非常感兴趣的问题。同时,“捷联”这个词,则表明了系统的集成方式。相较于需要独立平台来隔离运动的平台式惯导,捷联系统将惯性测量单元直接固连在载体上,通过算法来分离和补偿载体的运动,这无疑能带来更高的动态性能、更小的体积和更低的成本。我非常期待书中能深入探讨捷联系统的优势,比如它在高速、高机动飞行器上的应用,以及如何通过先进的软件算法来弥补硬件上的不足。这本书在我眼中,就像一本深入剖析现代导航“大脑”的指南,它将带领我了解导航系统是如何在没有外部参考信号的情况下,依然能够“认清”自己所处的方位和运动状态。我希望这本书能够为我打开一扇窗,让我窥见导航技术发展的最新动态,以及这些技术如何支撑着我们探索宇宙、守护边疆、连接世界的宏伟事业。

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《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名,对于我来说,就像是打开了一个充满未知与探索的潘多拉魔盒。惯性导航系统,这个词汇本身就饱含着科技的魅力,它指的是一种能够独立于外部信号,通过测量载体的加速度和角速度来确定其运动状态的技术。然而,传统惯导系统中必不可少的精密机械陀螺,往往存在着体积大、精度受环境影响、维护复杂等缺点。“无陀螺”的提法,立刻将我的思绪引向了更加前沿的领域,我猜测书中将深入探讨诸如光纤陀螺、激光陀螺,抑或是MEMS(微机电系统)加速度计和角速度计等新型传感器技术。这些技术是如何克服机械陀螺的弊端,实现更高的精度、更好的稳定性和更强的抗干扰能力?它们的工作原理又是什么?而“捷联”则指示了一种系统结构上的演进,将惯性测量单元(IMU)直接固连在载体上,通过强大的计算能力和复杂的算法来实时处理数据,从而实现导航。我非常好奇书中将如何剖析捷联式系统的优势,它在动态性能、系统集成度和成本控制方面,相较于传统的平台式系统有哪些突破?这本书对我而言,不仅仅是一本关于技术介绍的书籍,更像是一份描绘未来导航技术发展蓝图的指南。我希望它能够以严谨又不失趣味的方式,为我展现“无陀螺捷联式”技术的核心价值,以及它如何在各个领域发挥着越来越重要的作用,推动着人类文明的进步。

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我第一次看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名时,内心就充满了探索的欲望。惯性导航系统,这个词本身就带着一种神秘的科技感,它让我想到了在没有GPS信号的情况下,飞行器、潜艇甚至太空探测器如何能够精确地知道自己的位置和方向。而“无陀螺”这个限定词,更是让我意识到,这本书可能介绍的是当前最先进的惯导技术。我了解到,传统的惯导系统通常依赖于精密机械陀螺,这类陀螺体积大、功耗高,且容易受到环境影响。因此,“无陀螺”技术的出现,无疑是惯导领域的一大突破,它可能意味着采用了更加轻便、精准、可靠的固态传感器,比如MEMS(微机电系统)传感器,或者是一些更尖端的基于光学原理的陀螺。我非常好奇这些“无陀螺”传感器是如何工作的,它们在精度、稳定性、动态响应以及抗干扰能力方面,相比传统的机械陀螺有哪些优势?而“捷联”则进一步说明了系统的安装方式,将惯性测量单元(IMU)直接安装在被测物体上,通过软件算法来补偿运动。这与平台式惯导相比,不仅结构更紧凑,而且动态性能更好。我期待这本书能够深入浅出地介绍捷联式系统的设计理念、误差建模、滤波算法以及在高动态环境下如何保持导航精度的关键技术。这本书就像一本通往精密导航世界的大门,我希望通过阅读它,能够更深刻地理解惯性导航的原理,以及“无陀螺捷联式”技术如何成为现代自主导航系统的核心。

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《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名,如同一个响亮的科技宣言,瞬间吸引了我的目光。惯性导航系统,对于我而言,一直是神秘而强大的存在,它赋予了飞行器、舰船、导弹甚至宇宙飞船在没有外部参照的情况下“认识世界”的能力。而“无陀螺”这个词,则如同为这个系统注入了新的生命力。我所熟知的传统陀螺仪,往往体积庞大、易受环境影响,且成本高昂。因此,“无陀螺”的技术革新,无疑是惯导领域的一大进步,它可能意味着更加先进、轻巧、高精度的传感器技术的出现,例如光纤陀螺、激光陀螺,或者更加微型的MEMS(微机电系统)传感器。我非常好奇这些新型传感器是如何在不依赖旋转部件的情况下,实现对角速度的精确测量?它们的精度极限在哪里?而“捷联”二字,则进一步描绘了系统的结构形态。它暗示着一种将惯性测量单元(IMU)直接固连在载体上的方式,通过强大的软件算法来解耦运动,实现导航。这与传统的平台式惯导有着本质的区别,我期待书中能深入分析捷联式系统的优势,例如它在复杂运动场景下的表现,以及如何通过软件优化来提升整体导航性能。这本书对我来说,不仅仅是一本技术手册,更是一部关于如何突破技术瓶颈,实现自主导航能力飞跃的史诗。我希望它能为我揭示“无陀螺捷联式”技术背后蕴含的智慧与创新,以及它在现代科技发展中所扮演的关键角色,让我能够更深刻地理解这项技术是如何支撑起人类探索未知、征服苍穹的壮丽事业。

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当我在书店的货架上看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》这本书时,我立刻被它扎实而富有科技感的书名所吸引。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的从业者,我对各种先进的导航技术都有着天然的关注。惯性导航系统,这个词本身就代表了自主、精准和可靠,在航空、航天、航海以及陆地交通等领域都扮演着至关重要的角色。而“无陀螺”这个概念,让我立刻联想到相对于传统的机械陀螺,可能采用了更加先进的固态传感器技术,例如微机电系统(MEMS)或者其他基于光电效应的传感器。我猜测书中会详细探讨这些新型传感器的原理、性能特点、制造工艺以及它们在提高导航精度、降低系统成本和增强抗干扰能力方面的优势。同时,“捷联”也意味着系统结构的集成化和智能化,将惯性测量单元(IMU)直接安装在载体框架上,通过高性能的计算机进行实时解算,这与传统的平台式惯导在结构和性能上有着显著的区别。我非常期待书中能够深入剖析捷联式系统的设计理念、误差模型、滤波算法以及在高动态环境下保持导航精度的关键技术。这本书不仅是对一项技术的研究,更可能是一份关于如何突破传统限制、实现导航系统性能飞跃的宝贵总结。我希望它能够提供丰富的理论依据和实际案例,帮助我更深入地理解无陀螺捷联式惯导系统的技术精髓,以及它在未来国防、科研以及商业应用中的广阔前景,成为我职业生涯中一个重要的知识财富。

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这本书的书名实在是太吸引人了,我第一眼看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》的时候,脑子里就闪过无数个关于未来科技、精密仪器以及宇宙探索的画面。虽然我对其中的具体技术细节可能不是完全了解,但这个名字本身就蕴含着一种前沿性和神秘感。我一直对那些能够让我们“看得更远、飞得更高”的技术非常着迷,而惯性导航系统无疑是实现这些宏伟目标的关键一环。特别是“无陀螺”这个概念,让我联想到摆脱了传统笨重、易受干扰的陀螺仪,取而代之的是更先进、更轻便、更精准的测量方式。我想象着书中会详细介绍这些新兴的传感器技术,比如MEMS(微机电系统)加速度计和角速度计,它们是如何做到如此微小却又极其灵敏的。是不是通过光学干涉、激光陀螺或者其他我们尚未广泛知晓的原理来实现的?而且,“捷联”这个词也暗示了系统结构的紧凑和高效,所有的惯性传感器都直接连接在一个刚性载体上,与平台式惯导相比,它在安装、维护以及动态响应方面应该有着显著的优势。我非常好奇书中会如何剖析这种结构的优点,以及它在实际应用中所面临的挑战。这本书的出现,在我看来,不仅仅是对一项技术的研究,更是对人类突破自身局限、拓展认知边界的探索。我期待着这本书能让我从一个门外汉的角度,窥探到科技进步的脉络,感受到工程师们智慧的闪光。它就像一本通往未知领域的地图,虽然我可能无法完全读懂每一条路径,但光是知道有这样一条路的存在,就已经足够让我心潮澎湃了。我希望能在这本书里找到关于“无陀螺”和“捷联”这两个关键词背后所代表的创新力量,以及它们如何共同构建起下一代导航系统的基石。

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当我第一眼看到《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名时,我就知道这绝对是一本干货满满的书。惯性导航系统,光是听起来就觉得非常厉害,它能够让物体在没有任何外部指引的情况下,精确地知道自己在哪里,要去哪里。而“无陀螺”这个词,则让我觉得这本书应该是在讲一些比我们平时认知中更先进的技术。我一直听说,传统的惯导系统里面有很多精密的陀螺仪,它们很笨重,而且容易受到各种干扰。所以,如果这本书讲的是“无陀螺”的技术,那一定是更加轻巧、更加精准,而且不容易出问题的。我猜想书中会详细介绍一些我们不太熟悉的传感器,比如那些用光或者微小的机械结构来测量运动的技术,它们是如何做到如此精准的?又有哪些新的原理和方法?而且,“捷联”这个词,听起来也很重要。我理解它可能是指一种更直接、更紧凑的连接方式,把测量设备直接固定在要导航的物体上,然后通过电脑来计算。这种方式有什么特别的好处呢?是不是让整个系统变得更小、更灵活,反应也更快?我非常期待这本书能够用一种比较容易理解的方式,为我揭示这些尖端导航技术的奥秘,让我能够更好地理解飞机、火箭、导弹,甚至一些高科技汽车是如何实现精确导航的。它就像一本打开了科技魔法之门的钥匙,让我能够一窥那些支撑着现代社会运转的精密系统。

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《无陀螺捷联式惯性导航系统》这个书名,给我的第一印象是它非常专业、严谨,并且指向了导航技术的前沿领域。惯性导航系统(INS),作为一种不依赖外部信号的自主导航方式,其重要性不言而喻,尤其是在GPS等信号可能受到干扰或失效的场景下。而“无陀螺”这个词,立刻让我联想到当前惯导技术发展的趋势——摆脱笨重、易受干扰的机械陀螺,转而采用更加轻便、高精度、抗干扰能力强的光纤陀螺、激光陀螺或者MEMS(微机电系统)传感器。我非常期待书中能够详细阐述这些新型惯性传感器的物理原理、技术特点、制造工艺,以及它们如何克服传统陀螺的局限性,实现导航精度的飞跃。另外,“捷联”二字,表明了惯性测量单元(IMU)与载体的安装方式。它将IMU直接安装在载体框架上,通过强大的计算机和先进的算法进行实时解算,从而实现对载体运动状态的精确估计。这与平台式惯导有着根本性的区别,我在想书中一定会深入探讨捷联式系统的优势,例如其在高机动性载体上的卓越表现,以及在复杂环境下的鲁棒性。这本书在我看来,不仅仅是对一项技术规范的阐述,更可能是一部关于如何突破惯导技术瓶颈,实现自主导航能力升级的宝贵文献。我希望它能够为我揭示“无陀螺捷联式”技术背后的科学原理、工程挑战和创新解决方案,让我能够更全面地认识这一关键技术在现代高科技领域中的应用价值。

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