Applied Mathematics in Integrated Navigation Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Rogers, Robert M.

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:2007-9

价格:$ 107.29

装帧:

isbn号码:9781563479274

丛书系列:

图书标签:

应用数学
导航系统
集成导航
数学建模
算法
滤波
惯性导航
卫星导航
控制理论
优化

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具体描述

The subject of integrated navigation systems covered in this book is designed for those directly involved with the design, integration, and test and evaluation of navigation systems. It is assumed that the reader has a background in mathematics, including calculus. Integrated navigation systems are the combination of an onboard navigation solution (position, velocity, and attitude) and independent navigation data (aids to navigation) to update or correct navigation solutions. In this book, this combination is accomplished with Kalman filter algorithms.This presentation is segmented into two parts. In the first part, elements of basic mathematics, kinematics, equations describing navigation systems/sensors and their error models, aids to navigation, and Kalman filtering are developed. Detailed derivations are presented and examples are given to aid in the understanding of these elements of integrated navigation systems. Problems are included to expand the application of the materials presented.The third edition includes additional background material, exercises and software. The added material includes: development of general form for Earth's gravitational potential with simplification to an ellipsoid model; development of satellite orbital equations for position and velocity and the impact of non-spherical earth gravitation on satellite orbital parameters; and illustrations in the development of derivative free Kalman filters including the Unscented and Divided Difference filter forms. Additional exercises are included that expand and supplement the material in the text and demonstrate properties of the Kalman filter. Additional software is included in this edition for simulating random processes and derivative free filter implementations. This edition provides a more complete foundation for addressing the different aspects of integrated navigation systems.

好的，这是为您准备的图书简介：《面向现代工程应用的信号处理与系统辨识》内容概要本书是一部深度聚焦于现代工程领域中信号处理与系统辨识核心理论与实践的专业著作。全书以严谨的数学框架为基础，结合大量的工程案例与应用实例，旨在为读者提供一套全面且深入的理解工具，以应对复杂动态系统在观测、建模、控制及优化等环节中的挑战。本书的结构设计旨在平衡理论的深度与应用的广度。我们首先从信号的本质特征入手，探讨了随机过程理论在噪声分析与滤波设计中的基石作用。随后，内容逐步深入到频域分析、小波变换等先进信号表示技术，并强调这些技术在数据压缩、特征提取与抗干扰能力提升方面的实际价值。在系统辨识部分，本书系统地梳理了从经典最小二乘法到现代子空间辨识算法的演进脉络。重点剖析了参数估计的统计学基础，如最大似然估计（MLE）和广义矩估计（GMM），并详细阐述了这些方法在模型结构选择（如ARX, ARMAX, OE模型）上的应用策略。此外，本书对非线性系统辨识，特别是基于核方法和神经网络的辨识技术给予了充分的关注，并讨论了高维数据和大规模系统辨识的挑战与前沿解决方案。核心章节亮点第一部分：高级信号分析与处理技术 1. 随机过程与最优滤波：本章详尽阐述了维纳-霍夫方程的推导及其在平稳信号滤波中的应用。重点讨论了卡尔曼滤波及其扩展形式（如EKF, UKF）在非线性状态估计中的精确性和局限性。我们通过对比分析，展示了在不同噪声模型下，如何选择最合适的线性或非线性滤波器，以最大化信息提取的效率。 2. 多分辨率分析与时频局部化：放弃传统的傅里叶变换在处理瞬态信号时的不足，本章深入探讨了小波分析的数学基础。从连续小波变换（CWT）到离散小波变换（DWT），详细解释了尺度与平移对信号特征捕获的影响。应用实例涵盖了机械振动中的故障诊断、雷达信号的脉冲压缩以及生物医学信号的去噪。 3. 盲源分离（BSS）与独立分量分析（ICA）：针对实际采集数据中信号源混叠的复杂情况，本章重点介绍了ICA的理论框架，特别是FastICA算法的迭代过程。我们讨论了如何通过最大化非高斯性（如负熵准则）来实现源信号的分离，这在声学传感和通信系统中具有直接的应用价值。第二部分：现代系统辨识理论与实践 4. 经典参数辨识框架：本章奠定了系统辨识的数学基础。详细分析了误差模型（Output-Error）与子空间模型（Subspace Model）的优缺点。对于最小二乘估计，我们深入探讨了数据预处理（如整形矩阵的构造）对估计稳定性的决定性影响，并引入了正则化技术以处理多重共线性问题。 5. 模型结构识别与验证：在辨识过程中，选择合适的模型结构至关重要。本章介绍了信息准则（如AIC, BIC）和交叉验证方法在模型阶数选择中的应用。同时，对模型有效性验证的统计检验方法，如残差白性检验、互相关检验等进行了详尽的介绍，确保所建立的模型能够准确反映系统的真实动态行为。 6. 高维与非线性系统辨识：面对现代工程中日益增长的复杂性，本书专题讨论了高维数据（“大 $N$”）的辨识挑战。引入了张量分解方法和稀疏建模技术（如LASSO）来降维和提高辨识效率。在非线性辨识方面，本书侧重于基于核空间的辨识方法，如核岭回归（KRR）在线性空间中映射复杂关系的能力，并探讨了其在描述复杂反馈系统时的优势。第三部分：辨识结果的应用与集成 7. 辨识结果的控制器设计集成：辨识的目的在于有效控制。本章衔接了辨识与控制设计。详细说明了如何利用精确辨识的系统模型（如传递函数或状态空间模型）直接设计PID控制器、LQR控制器以及模型预测控制器（MPC）。我们强调了模型失配对控制性能的影响，并探讨了自适应控制中模型在线更新的策略。 8. 状态估计与实时监测：本章关注于辨识结果在实时状态观测中的应用。除了传统的卡尔曼滤波，我们还讨论了基于观测器的设计，如Luenberger观测器以及其在鲁棒性方面的改进。这对于需要精确估计内部状态变量的系统（如电池管理系统或航空姿态估计）至关重要。本书的特色与目标读者本书的独特之处在于其高度的工程导向性和数学基础的扎实性。它不仅仅停留在理论的阐述，更侧重于如何将复杂的数学工具转化为可操作的工程解决方案。每章末尾均包含具有挑战性的习题，并附带MATLAB/Python示例代码的指导，帮助读者巩固理解并快速投入实践。本书的目标读者包括但不限于：从事嵌入式系统、自动化、航空航天、机器人学和过程控制的高级本科生和研究生。在工业研发部门从事传感器数据融合、故障诊断和过程优化的工程师和研究人员。需要深入理解和应用信号处理与系统辨识技术的科研工作者。通过研读本书，读者将能够掌握从原始数据采集到精确系统建模、再到高效控制策略制定的完整技术链条，从而在现代复杂的工程系统中做出更科学、更可靠的决策。本书致力于成为一本能够贯穿学习、研究和实际工作中的实用参考手册。