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周红进许江宁覃方君... 编

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• 惯性导航
• 陀螺
• 导航技术
• 姿态控制
• 传感器
• 算法
• 精密导航
• 误差分析
• 系统设计
• 工程应用

店铺： 博库网旗舰店

出版社： 国防工业

ISBN：9787118114232

商品编码：29737069857

开本：16

出版时间：2017-12-01

基本信息

• 商品名称：无陀螺惯性导航技术(精)
• 作者：编者:周红进//许江宁//覃方君
• 定价：69
• 出版社：国防工业
• ISBN号：9787118114232

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-12-01
• 印刷时间：2017-12-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：精装
• 页数：134
• 字数：181千字

内容提要

周红进、许江宁、覃方君编著的《无陀螺惯性导 航技术》旨在介绍实现无陀螺惯性导航必须解决的一 些关键技术。其中：第1章介绍无陀螺惯性导航技术 的发展历程和现状；第2章介绍无陀螺惯性导航系统 的基本原理，主要是利用加速度计通过“杆臂效应” 测量刚体角运动参数的原理和方法、典型的加速度计 配置方案，也介绍了课题组研制的无陀螺惯性测量试 验装置；第3章介绍无陀螺惯性导航系统进行自主初 始对准和借助外部信息辅助初始对准的技术方法；第 4章介绍无陀螺惯性导航系统的姿态解算技术，主要 介绍基于四元数法设计姿态解算算法的流程和注意事 项；第5章对无陀螺惯性导航系统的主要惯性元件加 速度计的噪声特性分析和降噪技术进行比较研究，推 导了非标准观测噪声条件下的卡尔曼滤波基本方程； 第6章分析了加速度计安装误差对导航参数解算的影 响，提出了一种简化快捷的加速度计安装误差校准方 法；第7章介绍无陀螺惯导与GPS进行组合导航的方法 ，包括EKF、UKF和PF等非线性滤波方法。
    

目录

第1章 概述
1.1 惯性导航
1.2 无陀螺惯性导航
1.3 本书内容简介
第2章 无陀螺惯性导航原理
2.1 加速度计工作原理
2.2 刚体运动模型
2.3 载体角速度解算
2.3.1 角加速度的解算
2.3.2 角速度平方的解算
2.3.3 角速度交叉乘积项的解算
2.3.4 其他组合方式的角速度解算
2.4 加速度计配置方案
2.4.1 经典6加速度计配置方案
2.4.2 典型的9加速度计配置方案
2.4.3 一种12加速度计的配置方案
2.5 GFIMU试验装置
第3章 无陀螺惯导初始对准
3.1 自主式初始对准
3.1.1 捷联惯导对准原理应用于无陀螺惯导的可行性分析
3.1.2 单轴旋转的自主式对准方法
3.1.3 初始对准精度分析
3.1.4 仿真
3.2 外部信息辅助无陀螺惯导初始对准
3.2.1 外部信息辅助初始对准模型
3.2.2 仿真
第4章 无陀螺惯导姿态解算
4.1 方向余弦法
4.2 欧拉角法
4.3 四元数法
4.3.1 旋转矢量与四元数
4.3.2 四元数与方向余弦矩阵
4.4 基于四元数的姿态解算算法
4.4.1 姿态解算算法设计
4.4.2 旋转矢量求解
4.4.3 *新四元数单位化
4.4.4 姿态角解算
4.4.5 划桨效应补偿
4.5 姿态解算精度分析
4.5.1 圆锥效应
4.5.2 四元数解算误差
4.6 试验
第5章 加速度计噪声特性分析与降噪方法
5.1 加速度计噪声特性分析及处理
5.1.1 加速度计噪声的直观分析
5.1.2 基于Allan方差的加速度计噪声分析
5.2 改进的自适应卡尔曼滤波降噪
5.2.1 基于新息的噪声自适应估计
5.2.2 滑动估计窗口宽度的优化
5.3 基于小波卡尔曼滤波降噪

《航海图鉴：星辰大海的指引》 内容简介 《航海图鉴：星辰大海的指引》是一部全面而深入的航海技术百科全书，旨在为所有热爱海洋、渴望探索未知水域的读者提供详实可靠的知识体系。本书不仅涵盖了从古至今航海技术的演进历程，更着重于现代航海所必备的各项技能、工具与理论。其内容之详尽，讲解之透彻，力求成为每一位航海者手中不可或缺的指南，无论您是初出茅庐的航海爱好者，还是经验丰富的船长，都能从中获益。 第一部分：航海的基石——导航基础与原理 本部分将航海的根基——导航的原理与方法一一剖析，力求让读者对“如何找到方向”这一核心问题有深刻理解。 第一章：地球与地图的奥秘 地球的形状与坐标系统： 详细介绍地球的几何模型（椭球体、球体），以及经纬度、大地坐标、地理坐标等概念的形成与应用。我们将深入探讨格林尼治子午线、赤道的意义，以及如何在球面坐标系统中确定一个点的精确位置。 地图的种类与投影： 涵盖海图、陆地地图、地形图等常见地图类型。重点讲解地图投影的原理，包括圆柱投影（墨卡托投影）、锥形投影、方位投影等，并分析它们在航海中的适用性与局限性。我们将解释为何墨卡托投影在航海中如此普及，以及它可能带来的距离和面积失真问题。 海图的阅读与理解： 本章将聚焦于海图的专业解读。从海图的比例尺、图例、符号（如灯塔、浮标、航标、危险礁石、沉船、浅滩等）一一讲解，到水深线、潮汐标记、洋流方向等信息的识别。读者将学会如何解读海图上的各种航行障碍物，了解不同类型的航标所代表的含义，并理解如何利用海图规划安全航线。 第二章：传统导航技术的智慧 天文导航入门： 追溯人类最早的导航方式，详细介绍如何利用太阳、月亮、星星等天体进行定位。我们将讲解六分仪、象限仪等天文导航仪器的使用方法，演示如何测量天体高度，如何进行方位测量，以及如何通过查阅航海年历进行计算，从而确定船只的纬度与经度。即使在现代，天文导航依然是重要的备用技术，本书将赋予读者掌握这一古老智慧的能力。 磁罗盘与地磁导航： 深入讲解磁罗盘的工作原理，解释地球磁场的形成及其变化。读者将学习如何使用磁罗盘进行定向，理解真北、磁北与磁差的概念，并掌握如何修正磁差以获得准确的航向。此外，本章还将涉及磁异常区域的识别与应对。 陆标导航与沿岸航行： 对于近岸航行，陆地参照物是重要的定位依据。本章将介绍如何识别和利用海岸线上的特征地物，如灯塔、山峰、港口建筑等，并结合地图与罗盘进行三角定位，实现精确的沿岸导航。 第二部分：现代航海的利器——电子导航系统 随着科技的飞速发展，电子导航系统已成为现代航海不可或缺的组成部分。本部分将全面介绍各种主流电子导航技术。 第三章：全球定位系统（GPS）的原理与应用 GPS系统构成与工作原理： 详细解析GPS系统的三大部分：空间段（卫星星座）、控制段（地面站）和用户段（接收机）。我们将深入浅出地解释卫星信号的传播，接收机如何通过测量距离来确定自身位置，并讨论多普勒效应、相对论效应等对定位精度的影响。 GPS接收机的操作与功能： 介绍各类GPS接收机的基本操作，包括开机、接收卫星信号、设置坐标系统、存储航点、规划航线、显示当前位置、速度、航向等。我们将重点讲解如何利用GPS进行航线跟踪、返回功能（Return to Launch/Home）以及紧急求救信标（EPIRB）等功能。 GPS在航海中的优势与限制： 全面分析GPS在全天候、高精度定位方面的优势，以及其在信号屏蔽区域（如峡谷、室内）、信号干扰（如太阳耀斑）等情况下的局限性。 第四章：电子海图显示与信息系统（ECDIS） ECDIS的定义与发展： 介绍ECDIS作为一种电子化的海图显示与导航系统，如何取代传统的纸质海图，并提供更丰富的信息服务。我们将回顾ECDIS的发展历程，以及国际海事组织（IMO）对其应用的规范。 ECDIS的核心功能： 详细讲解ECDIS的主要功能，包括电子海图的显示与更新、航线规划与监控、危险区域预警、GPS/AIS等外部传感器数据的集成显示、实时航行信息叠加（如AIS目标、航行警告、气象信息）等。读者将了解如何利用ECDIS进行有效的航线管理和避碰操作。 电子海图（ENC）的格式与使用： 介绍国际海道测量组织（IHO）制定的S-57标准，以及ENC（Electronic Navigational Chart）作为ECDIS数据载体的特点。我们将讲解ENC的矢量化数据结构，以及如何管理和更新ENC数据，确保航行信息的时效性。 第五章：船舶自动识别系统（AIS）与雷达导航 AIS的工作原理与数据： 详细阐述AIS系统如何通过 VHF 无线电自动广播和接收船舶的静态信息（如船名、呼号、IMO编号、尺寸）、动态信息（如位置、速度、航向）和航行状态信息。我们将解释AIS如何提升船舶间态势感知能力，以及在海上交通管理中的重要作用。 AIS的应用与解读： 讲解如何利用AIS数据进行目标识别、跟踪与预警，理解AIS提供的目标详细信息，以及如何在ECDIS或专用AIS显示器上解读AIS目标。本章还将讨论AIS在搜救、港口管理等方面的应用。 船舶雷达的基础知识： 介绍雷达的组成部分（发射机、接收机、显示器）与工作原理，讲解雷达波的发射、反射与接收过程。我们将重点分析雷达屏幕上回波的形态与判读，如点状回波、线状回波、面状回波，以及如何识别陆地、其他船舶、浮标等目标。 雷达导航与避碰： 详细讲解如何利用雷达进行测距、测角，进行目标跟踪，并利用雷达绘图板（Radar Plotting）进行相对运动分析，预测碰撞危险，从而做出有效的避碰决策。本章还将介绍AR（增强现实）雷达等先进技术。 第三部分：航行实践与安全保障 掌握了导航技术，还需要将其应用于实际航行中，并时刻关注航行安全。本部分将聚焦于航行实践与安全保障。 第六章：航线规划与执行 航线规划的要素： 介绍在规划航线时需要考虑的各项因素，包括航行水域的限制（如航道、限制水深、禁止区域）、航行条件（如风、浪、潮、能见度）、船舶性能、航行时间和燃油消耗等。 航线图的绘制与管理： 讲解如何在纸质海图或电子海图上绘制、标记和管理航线。我们将介绍航点（Waypoints）、航段（Legs）的概念，以及如何设置航线参数，如预期速度、航向等。 航线执行中的监控与调整： 强调航线执行过程中需要持续监控船舶位置、航向和速度，并根据实际情况（如天气变化、意外情况）及时对航线进行调整。我们将介绍如何利用GPS、ECDIS等工具辅助航线监控。 第七章：气象与海洋环境的认识 天气系统的基本原理： 简要介绍大气环流、气压系统（高压、低压）、锋面、气旋、反气旋等基本天气概念，以及它们对航行可能产生的影响。 海浪、潮汐与洋流： 详细讲解海浪的形成、特性与危害，潮汐的规律与计算，以及洋流对航行的影响。读者将学习如何查阅潮汐表、洋流图，并将其纳入航行计划。 天气预报的获取与解读： 介绍获取航海气象预报的多种途径，如无线电播报、卫星气象传真、互联网天气服务等，并指导读者如何准确解读气象图与预报数据，预测天气变化。 第八章：航行安全与应急处理 海上避碰规则： 详细解读《国际海上避碰规则》（COLREGs），包括船舶在不同航行状态下（如直航船、让路船）的职责，各类型船舶的优先权，以及安全航速、瞭望、操纵等基本要求。 海上危险识别与规避： 总结常见的海上航行危险，如集装箱船、油轮、大型货船等，识别不同水域的特殊危险（如狭窄航道、交通密集区），并提供有效的规避策略。 船舶紧急情况应对： 涵盖各种可能的紧急情况，如船舶失火、进水、搁浅、碰撞、人员落水、恶劣天气下的紧急操纵等，并提供详细的应急处置流程和救援方法。本章将强调应急设备的正确使用，如救生艇、救生筏、灭火器、应急信号等。 第四部分：进阶航海与未来展望 在掌握了基础与现代航海技术后，本书还将带领读者展望更广阔的航海领域。 第九章：专业航海技术探讨 远洋航行与极地航行： 针对远洋和极地等特殊环境下的航行挑战，探讨相应的技术要求、安全措施和导航策略。 游艇与帆船航行： 关注休闲航海领域，介绍游艇和帆船的特有导航技巧、设备配置和操作要领。 水下与水面无人系统导航： 简要介绍水下机器人（AUV）、无人水面艇（USV）等新兴海上平台的导航技术，以及它们在海洋科考、测量等领域的应用。 第十章：航海技术的未来发展趋势 自主航行与人工智能： 展望船舶自主航行的发展前景，探讨人工智能、机器学习在航线优化、避障决策、态势感知等方面的潜力。 新一代导航技术： 介绍新兴的导航技术，如高精度授时技术、惯性导航的未来发展（简要提及，但不深入探讨陀螺仪本身），以及多传感器融合技术在提升导航精度和可靠性方面的作用。 可持续海洋航行： 关注环境保护与可持续发展，探讨绿色航运、低碳导航等议题。 《航海图鉴：星辰大海的指引》以严谨的科学态度，结合大量的实例和图解，力求将复杂的航海知识变得清晰易懂。本书的出版，旨在为每一位渴望在广阔的海洋上自由驰骋的梦想家，提供坚实的知识支撑和安全的航行保障。它不仅是一本技术手册，更是一本激发探索精神，连接人与海洋的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我接触过不少关于导航和定位的书籍，但大多都停留在对基本原理的介绍上，要么过于侧重数学推导而缺乏工程指导，要么就是泛泛而谈，无法提供解决实际问题的思路。这本书的独特之处在于，它似乎把作者多年积累的“踩坑经验”都倾囊相授了。阅读过程中，我时常会有一种豁然开朗的感觉，很多困扰我很久的技术瓶颈，在这本书的某个章节中找到了突破口。例如，书中详细阐述了高动态环境下系统对对准精度的要求和实现方法，这部分内容在其他同类书籍中往往一带而过，但在本书中却被提升到了战略高度进行分析。作者对不同惯性测量单元（IMU）的性能指标和适用场景的对比分析也极具参考价值，帮助读者在项目启动之初就能做出更优的技术选型决策。这本书的行文风格沉稳扎实，没有过多的花哨辞藻，每一个论点都有数据和实验结果作为支撑，读起来踏实可靠，让人信心倍增。

评分☆☆☆☆☆

作为一名偏向控制理论背景的研究生，我最初是抱着学习新领域的目的来翻阅这本精装本的。我发现这本书的知识体系构建得非常完整和有层次感。它从最基础的运动学和动力学描述开始，逐步引入到惯性测量单元的误差源分析，再过渡到卡尔曼滤波及其变种在导航状态估计中的应用。最让我印象深刻的是，作者非常注重系统级的设计思想。它不仅仅是介绍算法，更是教导读者如何将分散的模块——从硬件接口到软件架构——整合为一个稳定、可靠的导航解决方案。书中关于时钟同步和数据融合的章节，清晰地揭示了不同子系统间信息流动的关键环节和潜在的耦合问题。这种系统性的思维方式，是许多零散的资料和论文所无法提供的。它强迫读者跳出单一算法的舒适区，去思考整个导航平台的整体性能优化，对于提升系统设计能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧精美，纸质厚实，确实配得上“精装”二字，拿在手里沉甸甸的，很有分量感。内容方面，它更像是一本“如何构建一个可靠的无陀螺惯导系统”的操作手册，而非单纯的理论探讨集。我特别关注了其中关于误差源建模和补偿策略的那几章。作者对于非保守力矩、地球参考系转换等细节的处理，展现了极高的专业素养。我发现书中所采用的许多处理方法，都比我过去使用的标准流程更为精细和鲁棒。书中对算法复杂度和计算资源消耗的权衡分析也相当到位，这对于资源受限的嵌入式平台开发至关重要。阅读完后，我感觉自己对惯性导航系统的内在机制有了更深层次的理解，不再是停留在表面的“输入输出”关系上，而是能洞察到系统中各个误差链条是如何相互影响并最终决定系统精度的。这本书无疑是该领域内值得反复研读的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的精装书，书名《无陀螺惯性导航技术(精)》看起来就透着一股硬核气息。我原本以为它会是一本纯粹的理论教材，充满了复杂的公式和晦涩的数学推导。然而，当我翻开第一页时，才发现这远不止于此。它更像是一份详尽的工程实践指南，把看似高不可攀的惯性导航原理，通过严谨的逻辑和大量的实例，拆解成了可以理解和操作的步骤。比如，书中对传感器噪声模型和误差补偿策略的论述，就非常到位。它不仅解释了“为什么”会有误差，更重要的是给出了“怎么办”的解决方案，这一点对于从事实际系统开发的工程师来说，简直是福音。特别是关于非线性滤波算法在导航系统中的应用部分，作者的处理方式非常细腻，既保留了理论的严谨性，又兼顾了工程实现的效率和鲁棒性。这本书的排版和图示也值得称赞，复杂系统的框图清晰明了，让人在跟随作者的思路时，很少会感到迷失方向。总的来说，这是一部集理论深度与工程实用性于一身的佳作，对于想要深入理解和掌握现代导航技术的人来说，绝对是案头必备的工具书。

评分☆☆☆☆☆

我是一个更偏向于应用和现场调试的工程师，对理论的钻研深度可能不如纯粹的理论研究者。然而，这本书的价值恰恰在于，它能架起理论与实践之间的桥梁。我尤其欣赏书中对“工程实用性”的强调。例如，在讨论陀螺仪的温漂和标度因子误差修正时，书中给出的实际校准流程和参数辨识方法，可以直接在实验室环境中复现和验证。这比那些只给出理想化模型而不考虑实际环境影响的教材要实用得多。此外，书中对不同导航模式（如平台式、捷联式）的切换策略和瞬态响应的分析，也为我们在复杂机动场景下的系统重构提供了理论依据。这本书的深度足够让专家感到充实，它的清晰度也足够让初学者找到方向，这种平衡做得极为出色，很难得。