慣性導航設備性能測試與維修性分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李安，覃方君，鬍柏青 著

圖書標籤:

• 慣性導航
• 導航設備
• 性能測試
• 維修性分析
• 測試技術
• 故障診斷
• 可靠性工程
• 電子工程
• 航空航天
• 嵌入式係統

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030530134

版次：31

商品編碼：12218716

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-06-01

頁數：192

字數：236000

正文語種：中文

內容簡介

《慣性導航設備性能測試與維修性分析》針對平颱羅經的維修性分析、測試係統研製、關鍵部件關鍵迴路性能評估方法開展瞭相關的研究工作。首先從模糊判決和Bayes理論兩方麵對平颱羅經定性、定量維修性指標進行瞭研究；然後介紹瞭基於虛擬儀器技術的平颱羅經維修測試係統設計與實現方法；最後對平颱羅經的控製係統——方位穩定迴路和其關鍵部件——陀螺儀分兩個層次開展性能分析與評估研究，運用一定的方法預測並識彆其初始故障，為平颱羅經的視情維修策略提供參考依據。

目錄

目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 研究背景 1
1.2 現狀分析 1
1.3 發展趨勢及預測 2
第2章 平颱羅經維修性定性定量評估方法研究 4
2.1 基於模糊判決的定性指標評估方法 4
2.1.1 平颱羅經維修性定性指標選取 4
2.1.2 平颱羅經維修性定性指標評估 8
2.1.3 維修性定性指標評估方法驗證 16
2.2 基於Bayes理論的定量指標評估方法 19
2.2.1 平颱羅經維修性定量指標選取 19
2.2.2 平颱羅經維修性定量指標評估 22
第3章 基於虛擬儀器的平颱羅經維修測試係統設計 34
3.1 虛擬儀器及電信號采集係統概述 34
3.2 基於USB總綫的采集係統硬件設計 36
3.2.1 傳感器係統組成 36
3.2.2 虛擬儀器硬件采集係統設計 40
3.3 基於LabVIEW的采集係統軟件設計 42
3.4 陀螺電機多信息采集係統的設計 45
3.4.1 硬件設計方案 45
3.4.2 軟件設計方案 49
3.5 穩定迴路監測係統的設計 51
3.5.1 測試平颱硬件組成 52
3.5.2 測試係統軟件設計 54
3.6 串口信息監測係統的設計 56
3.6.1 係統總體結構 57
3.6.2 係統硬件設計 57
3.6.3 數據的提取 60
第4章 基於電信號、聲信號的陀螺電機性能分析 63
4.1 磁滯同步陀螺電機運行特性分析 63
4.1.1 磁滯同步電機組成 63
4.1.2 磁滯同步陀螺電機基本方程 65
4.1.3 磁滯同步陀螺電機動力學方程 66
4.1.4 磁滯同步陀螺電機反電勢分析 67
4.1.5 磁滯同步陀螺電機可靠性分析 68
4.1.6 磁滯同步陀螺電機動態測試 70
4.2 陀螺電機試驗方案設計 72
4.2.1定量加速壽命試驗 72
4.2.2 恒溫多樣本試驗 73
4.2.3 數據采集 74
4.3 基於聲信號的電機狀態識彆和預測 76
4.3.1 陀螺電機聲信號的預處理 76
4.3.2 陀螺電機狀態識彆 78
4.3.3 陀螺電機性能狀態預測研究 84
4.4 基於電信號的陀螺電機的壽命預測 91
4.4.1 陀螺電機反電勢産生機理 91
4.4.2 基於反電勢的狀態特徵參數的提取 92
4.4.3 狀態特徵參數的建模 103
4.4.4 狀態特徵參數的預測 107
4.4.5 結論 112
4.5 基於最小啓動電壓的陀螺電機壽命預測 112
4.5.1 預測機理 112
4.5.2 數據測量 113
4.5.3 數據建模 114
4.5.4 試驗及結論 116
第5章 基於最小方差控製的平颱羅經穩定迴路性能分析 119
5.1 穩定迴路的研究現狀 119
5.2 控製係統性能評估的研究及應用現狀 119
5.3 單迴路性能監測和評估 121
5.4 多迴路性能監測和評估 157
參考文獻 179

航海與航空的靈魂：陸海空交通工具的精準導航原理與實踐 本書並非關於慣性導航設備的具體測試與維修，而是旨在深入剖析陸海空交通工具賴以實現精準定位與航跡推算的通用導航原理，並結閤實際應用，探討在復雜多變的環境下，如何保障這些關鍵係統的高效運行與可靠性。我們將聚焦於導航係統的核心技術，追溯其發展脈絡，解讀其內在邏輯，並展望其未來發展趨勢。 第一章：導航的基石——空間定位基礎理論 在深入探討各類導航技術之前，理解導航的根本在於“我在哪兒”以及“我去瞭哪兒”。本章將從最基本的幾何學和物理學原理齣發，構建讀者對空間定位的認知框架。 地球的形狀與坐標係統： 我們將解析地球的非規則形狀（大地水準麵、橢球體），並介紹國際通用的地理坐標係（經度、緯度、大地高）和空間直角坐標係。理解這些坐標係統的轉換是後續理解各種導航技術的基礎，例如，GPS係統輸齣的便是大地坐標，而慣性導航係統輸齣的常常是與地理坐標相關的嚮量。 運動學與動力學基礎： 導航的核心在於跟蹤運動。本章將迴顧勻速直綫運動、勻加速直綫運動等基本運動學概念，並引入牛頓運動定律，解釋慣性力、重力等影響物體運動狀態的因素。這些基礎概念是理解慣性導航係統中傳感器如何測量運動狀態，以及如何積分得到位置和速度的關鍵。 參考係的選擇與變換： 導航過程中，需要將物體的運動狀態描述在不同的參考係下，例如地球固定坐標係、導航坐標係（例如東-北-天坐標係）以及載體自身坐標係。本章將詳細講解不同參考係之間的數學變換方法，包括鏇轉矩陣、歐拉角、四元數等，為理解慣性導航係統中的姿態解算提供理論支撐。 誤差的來源與傳播： 任何測量都存在誤差。本章將初步介紹測量誤差的分類（隨機誤差、係統誤差），以及誤差在計算過程中如何纍積和傳播。這對理解導航係統的精度限製以及後續的誤差補償和濾波技術至關重要。 第二章：曆史的印記與現代的脈搏——傳統與新興導航技術解析 導航技術曆經漫長的發展，從最初的星象觀測到現代的衛星導航，每一種技術都承載著人類探索未知、連接世界的夢想。本章將梳理各類主流導航技術，闡述其工作原理、優缺點及適用場景。 天文導航： 迴顧以太陽、月亮、星星為參照進行定位的經典方法，包括六分儀的使用、星盤的原理等。雖然在現代已非主流，但其曆史意義和基本原理仍然值得研究，尤其是在GPS失效的極端情況下，依然可能扮演“最後防綫”的角色。 地標導航與推算導航： 講解如何利用地麵固定目標（燈塔、參照點）進行相對定位，以及如何通過記錄航嚮、速度和時間來推算當前位置的方法。這些方法是理解慣性導航係統“推算”特性的前身。 無綫電導航係統： 介紹Loran（遠程導航）、Omega等地麵無綫電導航係統的工作原理，包括測距（TDOA）、測嚮等技術。分析其在衛星導航普及前的重要作用以及為何逐漸被淘汰。 慣性導航係統（INS）核心原理（非測試與維修）： 本章將重點闡述慣性導航係統的基本原理，而不涉及具體的測試與維修流程。 慣性傳感器（IMU）的組成： 詳細介紹陀螺儀（測量角速度）和加速度計（測量綫性加速度）的工作原理，以及不同類型傳感器的特點（如機械陀螺、光縴陀螺、MEMS陀螺，壓電加速度計、MEMS加速度計）。 積分與位置推算： 講解如何通過對加速度計的測量值進行兩次積分，結閤初始位置和速度信息，來推算載體的瞬時速度和位置。強調慣性導航係統的“推算”性質，即其輸齣結果依賴於上一個時刻的狀態。 姿態解算： 解釋如何利用陀螺儀測量到的角速度，結閤重力嚮量（通過加速度計間接獲得），來解算齣載體的三維姿態（俯仰、滾轉、航嚮）。 誤差纍積與補償： 深入分析慣性導航係統固有的誤差來源，如傳感器零偏、尺度因子誤差、軸不對準誤差、地球自轉效應、平颱誤差等，以及這些誤差如何隨時間纍積，導緻位置發散。介紹基本的誤差補償原理，例如通過地球自轉角速度和當地重力加速度來修正陀螺儀的測量。 衛星導航係統（GNSS）： 詳細介紹全球定位係統（GPS）、格洛納斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）和北鬥（BeiDou）等GNSS係統的工作原理。 僞距測量： 解釋GNSS接收機如何通過測量衛星信號的傳播時間來計算接收機到衛星的僞距。 三維定位原理： 闡述基於僞距測量，至少需要四顆衛星纔能解算接收機的三維位置和時間偏差。 誤差分析與差分技術： 分析GNSS信號傳輸過程中的誤差源，如大氣延遲、多徑效應、衛星鍾差、軌道誤差等，並介紹RTK（實時動態差分）、SBAS（衛星基增強係統）等提高定位精度的技術。 組閤導航係統： 強調單一導航係統往往存在不足，因此組閤導航技術應運而生。本章將介紹如何將慣性導航係統與衛星導航係統、地麵無綫電導航、視覺導航等進行融閤，利用各自的優勢，剋服對方的缺點，實現更穩定、更精確、更可靠的導航。重點闡述卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種（如擴展卡爾曼濾波EKF，無跡卡爾曼濾波UKF）在組閤導航中的應用，如何通過融閤不同傳感器的測量值來最優估計載體的狀態。 第三章：陸海空交通工具的導航應用與挑戰 導航技術並非孤立存在，而是緊密服務於各類交通工具的運行。本章將聚焦於導航係統在不同交通領域中的具體應用，以及在實際運行環境中麵臨的挑戰。 航空導航： 飛機起降與巡航： 探討導航係統在飛機起飛、爬升、巡航、下降、著陸全過程中的作用，包括航路規劃、自動駕駛、進近著陸、盲降係統等。 高精度定位需求： 分析航空領域對導航精度和可靠性的極高要求，例如在低能見度條件下的著陸，以及避免與其他飛機或障礙物發生碰撞。 GNSS在航空中的應用與限製： 討論GNSS在航空領域的廣泛應用，以及其麵臨的電磁乾擾、信號遮擋、反欺騙等挑戰。 航海導航： 船舶定位與航跡保持： 講解船舶如何利用GNSS、雷達、電子海圖（ECDIS）等實現精準定位、航綫跟蹤和避碰。 海洋環境下的挑戰： 分析海洋環境中信號傳播的特點，如海浪對傳感器數據的影響，以及GPS信號在海上的覆蓋可靠性。 船載導航係統的組閤： 介紹船舶如何將GNSS、INS、陀螺羅經、聲納等多種導航設備進行融閤，以應對復雜的海洋環境和保證航行安全。 陸地交通導航： 汽車導航係統： 深入解析車載導航係統的工作原理，包括GNSS、高精度地圖、IMU、輪速計等信息的融閤，以及在隧道、城市峽榖等信號不良區域的導航策略。 自動駕駛的關鍵支撐： 強調導航係統在自動駕駛技術中的核心地位，包括環境感知、路徑規劃、車輛控製等環節都離不開精準可靠的定位和姿態信息。 共享齣行與定位精度： 討論共享單車、網約車等領域對精確定位的需求，以及如何通過技術手段提升用戶體驗。 特種應用與極端環境： 水下導航： 介紹水下導航的獨特性，例如GNSS信號無法穿透，因此需要依賴聲學定位、慣性導航、無源導航等技術。 地下空間導航： 探討在地下礦井、地鐵等環境中，導航係統所麵臨的信號屏蔽問題，以及如何通過視覺導航、激光雷達（LiDAR）、慣性測量等技術進行輔助定位。 無人機（UAV）導航： 分析無人機在復雜地形、室內飛行、自主作業等場景下的導航需求，以及GNSS、INS、視覺SLAM（同步定位與地圖構建）等技術的集成應用。 第四章：未來導航技術展望與發展趨勢 導航技術仍在不斷發展，以滿足日益增長的精度、可靠性和自主化需求。本章將探討未來導航技術的發展方嚮。 高精度與可靠性： 持續提升GNSS的定位精度（厘米級甚至毫米級），增強其抗乾擾、抗欺騙能力。發展低成本、高性能的MEMS慣性傳感器，並進一步提升其精度和穩定性。 多源融閤與智能化： 更加強大的多傳感器融閤算法，特彆是基於深度學習和人工智能的融閤技術，能夠更有效地利用海量數據，實現更智能的導航決策。 室內外無縫導航： 發展能夠實現室內外無縫切換的導航技術，例如結閤Wi-Fi指紋、藍牙信標、視覺SLAM、超寬帶（UWB）等多種技術，實現全場景覆蓋。 自主導航與路徑規劃： 導航係統將更加智能化，能夠自主感知環境，規劃最優路徑，並具備一定的自主學習和適應能力。 新興導航技術： 探索基於量子傳感、生物傳感等前沿技術的新型導航方式，為未來導航開闢新的可能性。 軟件定義導航： 軟件在導航係統中的作用將日益凸顯，通過靈活的軟件配置和算法更新，實現導航功能的升級和定製。 通過本書的係統闡述，我們旨在為讀者構建一個關於陸海空交通工具導航係統的全麵認知框架，深入理解其工作原理、技術演進和應用前景。本書將引導讀者認識到，導航技術是現代交通運輸體係的靈魂，是保障安全、提高效率、拓展人類活動空間的關鍵驅動力。

評分☆☆☆☆☆

這絕對是一本能拓寬你視野的書，即便你不是這個領域的專業人士，也能從中受益匪淺。我一直對那些能讓事物“自己動起來”的技術感到好奇，而這本書恰好滿足瞭我的這份好奇心。作者用一種非常平易近人的方式，講解瞭“慣性導航”這個看似高冷的技術是如何運作的。我特彆喜歡書中關於“慣性”這個概念的闡述，它不是一個簡單的物理定律，而是一種深刻的哲學思考，關於物體在不受外力作用下的“本性”。當我讀到書中分析不同環境下，慣性導航設備精度會受到哪些因素影響時，我纔真正意識到，原來我們習以為常的“精準”，背後隱藏著如此多的復雜因素。而且，書中對設備“可維修性”的分析，也讓我對産品的生命周期有瞭更深刻的理解。一個優秀的産品，不僅僅是性能卓越，更重要的是它能夠“長壽”，能夠被有效地維護和修復，而不是一旦齣現問題就隻能被丟棄。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格，真的讓我眼前一亮。我原本以為會是一本滿是公式和圖錶的“硬核”技術書，但它更像是一位經驗豐富的工程師，在茶餘飯後，和你分享他多年的工作心得。語言流暢，邏輯清晰，而且時不時穿插一些生動的小故事，讓原本嚴肅的技術話題變得有趣起來。我尤其欣賞作者在處理“維修性”這個部分時，那種人情味。他並沒有將設備視為單純的機器，而是將其比作“身體”，需要定期的“體檢”和“康復”。這種擬人化的處理方式，不僅讓讀者更容易理解，也傳遞瞭一種對技術的尊重和對生命的關懷。讀到關於如何通過“聽診”和“觸診”來判斷設備健康狀況的章節時，我甚至産生瞭一種想要親自去實踐一下的衝動。這本書讓我明白，即使是再精密的技術，最終服務的對象，依然是人。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，就像是打開瞭一扇通往精密世界的大門，讓我看到瞭隱藏在日常之下的科技脈搏。我一直覺得，那些在幕後默默工作的工程師們，他們的智慧和付齣，常常被我們忽略。而這本書，恰恰彌補瞭這一遺憾。作者以一種極為負責任的態度，深入剖析瞭慣性導航設備的性能測試與維修性分析。我尤其喜歡書中關於“故障排除”那一章節的案例，它不是簡單地羅列問題和答案，而是通過層層遞進的分析，引導讀者去思考問題的根源，去理解工程師們是如何運用邏輯和經驗來解決復雜問題的。這種過程，本身就充滿瞭一種解謎的樂趣。同時，書中對“可維護性”的強調，也讓我認識到，真正的技術卓越，不僅在於創造，更在於持久的維護和優化。這本書讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣，甚至想要深入瞭解更多。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是那種能讓你一頭紮進去，然後突然發現時間都去哪兒瞭的類型。我本來以為自己對“慣性導航設備”這個主題能有多少興趣，結果被作者的娓娓道來深深吸引。書中的案例分析簡直是神來之筆，我尤其喜歡其中關於某個航空器在復雜氣象條件下，導航係統齣現微小偏差導緻航綫偏移的那個章節。作者沒有用枯燥的技術術語堆砌，而是用一種非常直觀的方式，讓你仿佛親身經曆瞭一場驚心動魄的空中旅程，同時又能在字裏行間感受到背後嚴謹的科學原理。那種沉浸感，就像在看一部高智商的科幻大片，隻是主人公是那些我們肉眼看不見的精密儀器。而且，書中對維修性的探討，也讓我對“機器”有瞭新的認識。它不再是冰冷的金屬和綫路，而是一個有生命、有“情緒”的係統，需要細心的嗬護和及時的“體檢”。我常常在想，當我在飛機上安心地享受旅程時，背後就有這樣一群工程師，在用這本書的知識，默默地守護著我的安全。這種感覺，真的非常奇妙。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書，就像是進入瞭一個充滿智慧的殿堂，每一頁都閃爍著科技的光芒。我一直覺得，很多看似高深的技術，其實都蘊含著樸素的道理。作者在這本書裏，就把“慣性導航”這個復雜的概念，拆解得如同兒童樂園裏的拼圖一樣清晰。我特彆喜歡那個關於陀螺儀原理的比喻，用一個鏇轉的硬幣來解釋它的穩定性，真是太妙瞭！一下子就把我從抽象的理論拉迴到瞭生活中的具體事物。更讓我驚喜的是，書中還涉及到瞭如何通過數據分析來預測設備的潛在故障，這一點讓我覺得非常實用。我腦海裏立刻浮現齣那些在關鍵時刻，由於一個小小的故障就可能導緻災難性後果的場景。而這本書，恰恰為我們提供瞭一種未雨綢繆的解決方案。它不僅僅是關於“怎麼做”，更是關於“為什麼這麼做”，以及“這樣做能達到什麼效果”。每一次閱讀，都感覺自己的知識體係在悄悄地擴張，思維也在不斷地被刷新。