基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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潘献飞，吴文启，吴美平 著

图书标签:

• SINS
• 惯性导航系统
• 机抖激光陀螺
• 误差分析
• 动态误差
• 补偿算法
• 信号处理
• 频域分析
• 陀螺仪
• 导航技术

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118101737

商品编码：29711155514

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名:基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究

：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

作者:潘献飞,吴文启,吴美平

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787118101737

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

随着国内激光陀螺水平的不断提高，机抖激光陀螺捷联惯导系统在国内惯性技术应用领域正日益受到重视，发挥越来越重要的作用。机抖陀螺特有的机械抖动特性，在消除陀螺锁区的同时，也使捷联系统具有一系列新的*为复杂的动态误差特性，系统的优化设计与误差补偿研究具有尤其重要的理论和现实意义br/> 潘献飞、吴文启、吴美平所*的《基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究》以机抖激光陀螺捷联惯导系统为研究对象，提出了捷联系统的算法设计必须与系统的信号特性和应用环境相适应的思想，基于机抖激光陀螺在不同条件下的信号频域特性，开展了捷联惯导系统动态误差与补偿算法研究br/>

目录

作者介绍

文摘

序言

《现代控制系统中的信号处理与滤波技术》 图书简介 本书深入探讨了现代控制系统中信号处理与滤波技术的理论基础、关键算法及其在实际工程中的应用。面对日益复杂的系统环境和更高精度的性能要求，本研究聚焦于如何有效地从噪声污染的原始测量数据中提取有效信息，以实现对系统的精确建模、状态估计与闭环控制。本书结构严谨，内容涵盖了从经典到现代的信号处理方法，并特别强调了在动态不确定性与非线性环境下的鲁棒性设计。 第一部分：信号处理基础与系统建模 本部分为全书的理论基石，旨在为读者建立扎实的信号处理和系统辨识的数学框架。 第一章：测量信号的特性与噪声模型 本章首先界定了控制系统中信号的物理意义与数学表示，重点分析了传感器输出信号中常见的几种噪声类型，包括白噪声、有色噪声（如1/f噪声）、量化噪声以及随机漂移。详细阐述了噪声的统计学特性，如功率谱密度（PSD）的估计方法，为后续的滤波设计提供输入依据。同时，探讨了信号在传输和采集过程中可能发生的失真与畸变问题，引入了系统的频率响应函数（FRF）概念来量化这些影响。 第二章：线性时不变（LTI）系统的状态空间表示 系统建模是信号处理应用的前提。本章系统地回顾了LTI系统的状态空间描述方法，包括从微分方程到状态空间方程的转换。详细推导了离散时间系统的状态方程，并引入了系统矩阵的稳定性和可控性、可观测性分析。着重讨论了如何利用实验数据（如阶跃响应或脉冲响应）对系统模型参数进行辨识，特别是最小二乘法在参数估计中的应用及误差分析。 第三章：频域分析与傅里叶变换理论 本章深入剖析了信号的频域特性。详细阐述了连续时间傅里叶变换（FT）和离散时间傅里叶变换（DFT）的数学原理及其在信号分析中的地位。重点介绍了快速傅里叶变换（FFT）的算法流程、计算复杂度以及实际应用中的栅栏效应（Scalloping Effect）和频谱泄漏问题，并给出了高效截断和窗函数（如汉宁窗、海明窗）的选择标准。此外，还探讨了周期图法在功率谱密度估计中的局限性，并引入了更平滑的谱估计方法。 第二部分：经典滤波理论与实现 本部分侧重于经典滤波器的设计方法及其在信号去噪中的应用，强调理论与实践的结合。 第四章：经典模拟与数字滤波器设计 本章系统地介绍了IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的基本结构和设计原则。对于IIR滤波器，详细阐述了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的设计公式、通带和阻带的特性对比，以及从模拟原型到数字实现的双线性变换法。对于FIR滤波器，重点讲解了窗函数法和频率采样法的原理，并对比了等波纹（Parks-McClellan）算法的优势，指导读者根据性能指标（如群延迟、衰减率）选择合适的滤波器类型。 第五章：维纳滤波器的理论与优化 维纳滤波器是线性最优滤波的基石。本章从最小均方误差（MMSE）准则出发，推导出连续时间与离散时间的维纳滤波器的解。详细分析了维纳滤波器要求系统和噪声模型完全已知的局限性，并通过实例展示了其在信道均衡和信号增强中的应用。着重讨论了功率谱矩阵的估计在实际应用中的挑战及其解决方案。 第六章：卡尔曼滤波（KF）的原理与扩展 卡尔曼滤波是现代状态估计的核心工具。本章系统地推导了离散时间线性系统的最优状态估计器——卡尔曼滤波器。详细分解了预测（时间更新）和校正（测量更新）两个步骤的数学公式，并阐述了协方差矩阵在系统不确定性传播中的关键作用。随后，扩展讨论了卡尔曼滤波在非线性系统中的应用，包括扩展卡尔曼滤波器（EKF）的线性化方法及其在高阶非线性系统中的收敛性问题。 第三部分：先进滤波与鲁棒性设计 本部分聚焦于处理非线性、大扰动环境下的高级滤波技术，提升系统的实时性和鲁棒性。 第七章：无迹卡尔曼滤波（UKF）与容积卡尔曼滤波（CKF） 针对标准EKF线性化引入的误差，本章引入了基于采样点的方法。详细阐述了无迹变换（Unscented Transform）的原理，并构建了UKF的算法流程。与EKF相比，UKF无需计算雅可比矩阵，在处理强非线性系统时展现出更高的精度。同时，对基于Sigma点采样方法的容积卡尔曼滤波（CKF）的理论基础进行了介绍，并对比了UKF和CKF在不同非线性程度下的性能差异。 第八章：鲁棒性滤波：H-无穷滤波设计 在工程实际中，模型误差和外部干扰是不可避免的。本章引入了$mathcal{H}_{infty}$滤波理论，它不依赖于噪声的统计特性，而是通过限制系统对所有有界输入干扰的敏感度来实现最优的“最坏情况”性能。详细讲解了 $mathcal{H}_{infty}$ 性能指标的定义、LMI（线性矩阵不等式）求解方法，以及如何在状态空间模型中设计出具有保证性能的鲁棒滤波器。 第九章：粒子滤波（PF）及其在复杂系统中的应用 针对系统模型高度非线性或状态分布高度非高斯（如混合分布）的情况，本章深入研究了蒙特卡洛方法——粒子滤波。详细介绍了顺序重要性重采样（SIR）算法的步骤、权重更新机制，以及粒子贫化（Degeneracy）问题和有效的粒子退火策略。通过仿真实例，展示了PF在复杂运动轨迹跟踪和高维状态估计中的强大能力。 第四部分：算法集成与系统验证 本书的最后一部分将理论与实际控制回路相结合，关注算法的工程实现与性能评估。 第十章：滤波器在闭环控制中的集成与时延分析 本章讨论了将滤波算法嵌入到实时数字控制系统中的工程细节。重点分析了离散化误差、计算资源约束对滤波性能的影响，以及滤波器引入的时间延迟对系统稳定性和控制性能（如超调量、暂态响应）的潜在损害。提出了同步采样与异步更新的策略，以最小化时延对控制回路的影响。 第十一章：性能评估指标与仿真测试平台 为了量化滤波器的效果，本章系统地总结了多种性能评估标准，包括均方误差（MSE）、均方根误差（RMSE）、稳态误差、收敛速度等。详细介绍了如何构建一个包含真实传感器模型、噪声注入和控制算法的综合仿真环境（例如基于MATLAB/Simulink或Python的定制化环境），用于对不同滤波算法进行公平、严格的性能对比测试。 第十二章：实际系统案例研究 本书以两个实际控制系统案例作为总结：一是高动态机动平台的速度与姿态估计，二是机电耦合系统的振动抑制控制。通过这些案例，读者可以清晰地看到如何根据系统特性（如线性度、噪声强度）选择并优化合适的信号处理与滤波策略，最终实现高精度的状态估计和有效的系统控制。 本书适合于控制工程、电子信息工程、航空航天工程及自动化专业的本科高年级学生、研究生以及从事相关领域的工程师和研究人员阅读和参考。对读者具有扎实的线性代数和概率论基础有一定要求。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版真是让人眼前一亮，开本适中，纸张质量上乘，印刷清晰，阅读体验非常舒适。从拿到书的那一刻起，我就感觉这是一本经过精心打磨的学术著作。目录结构设计得非常合理，逻辑清晰地引导读者进入主题。无论是对于初学者还是已经有一定基础的研究人员来说，都能从中找到清晰的脉络。作者在行文过程中，对关键概念的解释深入浅出，复杂的理论模型也能被条理分明地阐述清楚，这无疑大大降低了理解的门槛。尤其值得称赞的是，书中大量的图表和公式推导都标注得非常精确，使得抽象的物理过程具象化。这种对细节的极致追求，让我对作者的专业素养深信不疑。整体来看，这本书在视觉呈现和内容组织上都达到了一个很高的水准，让人在阅读时倍感愉悦，也更有助于知识的吸收和消化。翻阅过程中，我多次被其中精妙的图示所吸引，它们精准地捕捉了核心的物理现象，是理解复杂理论不可或缺的辅助工具。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格是那种非常严谨、不带任何浮夸的学术叙事方式，读起来让人感到非常踏实。作者似乎在努力确保每一个论断都有充分的数学或物理依据支撑，很少出现“似乎”、“可能”这类模糊的词汇，取而代之的是明确的证明和定量的分析。这种高度的确定性，对于需要进行严肃的工程设计和验证的读者来说，是极其宝贵的财富。我注意到作者在章节间的衔接处理得非常自然流畅，使得整个论证过程一气呵成，没有丝毫的割裂感。它成功地将复杂的系统集成问题，拆解成了若干个可独立分析和优化的子模块，这种结构化的处理方式极大地便利了读者的学习和知识点的记忆。阅读这本书的过程，仿佛进行了一次系统而深入的思维训练，它不仅传授了知识，更塑造了一种科学的、条分缕析的解决问题的态度。