水下组合导航系统 畅销书籍 通信教材 正版 王国臣,齐昭,张卓著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王国臣，齐昭，张卓著 著

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店铺： 智胜图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118105469

商品编码：29799568169

包装：平装-胶订

出版时间：2016-04-01

基本信息

商品名称：	水下组合导航系统 畅销书籍 通信教材 正版	开本：
作者：	王臣,齐昭,张卓著	页数：
定价：	82.00元	出版时间：	2016-04-01
ISBN号：	9787118105469	印刷时间：
出版社：	防工业出版社	版次：	1
商品类型：		印次：

插图目录内容提要《水下组合导航系统》简介：水下组合导航系统可充分利用各导航子系统之间优势互补的特点，大大提高导航系统的精度与可靠性，已成为实现定位导航的有效手段，它一直是导航技术领域的研究重点与热点。全书内容共分10章：章主要介绍了水下组合导航系统的历史与现状；第2—4章分别介绍了惯性导航系统的基本原理、误差分析、标定及初始对准技术；第5～10章是《水下组合导航系统》的重点内容，其中第5章介绍了组合导航系统基本结构与信息滤波技术，为后续奠定基础；第6—9章分别介绍了惯性／速度匹配组合导航、惯性／地形匹配组合导航、惯性／地磁匹配组合导航、惯性／重力匹配组合导航；0章介绍了静电陀螺监控技术。编辑推荐导航类图书作者介绍

《水下组合导航系统：原理、实现与应用》 内容简介 在广袤而神秘的海洋世界中，准确可靠的水下导航是人类探索、开发和保障海洋活动的关键。从深海科考、水下资源勘探，到军事行动、水下工程，乃至日益增长的水下机器人自主作业，都对导航系统的精度、鲁棒性和自主性提出了前所未有的挑战。传统的水下导航技术，如声呐导航、惯性导航等，虽然在各自领域发挥了重要作用，但往往受限于环境干扰、误差累积或成本限制，难以满足日益复杂和严苛的应用需求。 正是在这样的背景下，组合导航技术应运而生，并迅速成为水下导航领域的研究热点和发展方向。《水下组合导航系统：原理、实现与应用》一书，由王国臣、齐昭、张卓等资深专家联合编著，系统而深入地探讨了这一前沿技术，为读者提供了一个全面、详实且极具实践指导意义的参考。本书旨在系统性地梳理水下组合导航系统的理论基础、关键技术、实现方法及其在各个领域的广泛应用，填补了国内在该领域的理论研究和技术实践上的部分空白，堪称一部集学术性、前沿性和实用性于一体的力作。 本书内容丰富，结构严谨，从最基础的导航原理出发，逐步深入到复杂的水下组合导航系统的设计、建模、算法优化和实际应用。全书共分为几个主要章节，每一章节都围绕着水下组合导航的核心问题展开，力求做到理论与实践的深度融合。 第一部分：水下导航基础与挑战 在正式探讨组合导航之前，本书首先对传统的水下导航技术进行了系统性的回顾和分析。这包括了对声呐导航（如长基线、短基线、超短基线系统）、惯性导航系统（INS）、多普勒计程仪（DVL）、磁罗经等技术的原理、优缺点、误差来源及修正方法的详尽阐述。通过对这些经典技术的深入剖析，读者能够清晰地认识到单一导航技术在复杂水下环境下面临的局限性，例如声呐导航易受声速剖面、海底地形、多径效应等影响，惯性导航系统存在的误差随时间累积问题，DVL易受海底散射特性和水流变化的影响等。 同时，本书还重点分析了水下环境的特殊性对导航系统提出的挑战。这包括： 信号传播受限： 无线电波和GPS信号在水中衰减严重，无法直接使用。 环境变化复杂： 水流、温度、盐度、压力变化，以及海底地形、障碍物等都会对导航信号产生影响。 误差累积： 惯性导航系统不可避免地存在积分误差，长期使用会导致定位精度显著下降。 传感器融合难度： 如何有效地融合来自不同传感器（如INS、DVL、声呐、高度计、磁罗经等）的信息，以克服单一传感器的不足，是组合导航的关键。 实时性与鲁棒性要求： 水下作业通常需要实时、准确的导航信息，并且系统必须具备高度的鲁棒性，能够抵御各种干扰。 第二部分：水下组合导航系统理论与模型 本书的核心在于对水下组合导航系统的深入探讨。作者们详细介绍了组合导航的基本概念，即通过融合来自多种导航传感器的信息，利用先进的滤波算法，生成比任何单一传感器都更加精确、可靠和连续的导航状态（位置、速度、姿态）。 书中重点阐述了两种主流的组合导航滤波算法： 卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）及其变种： 包括扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）和无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）。作者们详细解释了这些滤波器的原理、状态方程和量测方程的建立方法，并针对水下导航的特点，给出了具体的模型构建思路。特别是在EKF中，对于非线性系统的线性化处理，以及在UKF中基于sigma点采样进行非线性变换的方法，都进行了深入的推导和说明。 粒子滤波（Particle Filter, PF）： 针对水下环境中的非高斯噪声和多模态分布等复杂情况，本书也详细介绍了粒子滤波的原理和实现。通过粒子集合来逼近后验概率分布，粒子滤波在处理高度非线性、非高斯系统时展现出独特的优势。 在模型构建方面，本书提供了详细的指南，包括： 导航坐标系的选择与转换： 例如地理坐标系、局部导航坐标系（如东北天坐标系、导航架坐标系）、载体坐标系之间的转换。 运动学模型： 建立不同运动载体的运动学方程，如船舶、AUV（自主水下航行器）、ROV（遥控无人潜水器）等的运动学模型。 传感器误差模型： 精确地建模各种传感器的误差特性，包括零偏、漂移、噪声等，这是提高组合导航精度的关键。 量测模型： 描述不同传感器量测值与导航状态之间的关系。 第三部分：关键技术与实现方法 本书深入探讨了实现高性能水下组合导航系统所必须掌握的关键技术： 传感器标定与校准： 详细阐述了各类水下导航传感器的标定方法，包括内参标定、外参标定、时间同步校准等，强调了标定精度对组合导航性能的影响。 多源数据融合策略： 除了基于滤波的融合方法，本书还探讨了其他数据融合策略，如基于规则的方法、基于神经网络的方法等，并分析了不同策略的适用场景。 误差分析与补偿： 深入分析了造成组合导航误差的各种因素，并提出了有效的误差分析和补偿技术，例如零偏辨识、时钟漂移估计等。 姿态确定技术： 重点讲解了如何利用INS、DVL、高度计、声学定位系统等信息，精确计算和估计水下平台的姿态（俯仰、滚转、航向），这是实现高精度导航的前提。 水下动态定位技术： 介绍了如何在没有GPS信号的区域，利用声学参考基站、水下信标等实现动态定位，并将这些定位信息融入组合导航系统。 对地观测与地形匹配导航： 探讨了如何利用声呐、激光雷达等传感器对海底地形进行扫描，并通过与已知地形图进行匹配来实现自主导航，尤其是在GPS失效或精度不足的区域。 GNSS/INS/DVL/声呐等组合策略： 针对不同的水下应用场景，详细分析了各种传感器组合的优劣，以及如何根据实际需求设计最优的组合策略。例如，在有GPS信号的浅水区域，可以考虑GNSS/INS/DVL的组合；在深水或GPS信号受限区域，则可能需要INS/DVL/声呐/地形匹配的组合。 水下定位技术研究进展： 关注了近年来水下定位技术的新发展，如基于惯性传感器的相对定位、基于水声通信的协同定位、基于机器学习的水下定位等，并分析了这些新技术如何与组合导航系统相结合。 第四部分：水下组合导航系统的应用与展望 本书的最后一部分，将理论与实践相结合，系统地介绍了水下组合导航系统在各个领域的广泛应用，并对未来的发展趋势进行了展望。 具体应用领域包括： 海洋科学考察： AUV、ROV在深海探测、海底地形测绘、水文参数测量、生物多样性调查等任务中的应用，其高精度导航能力是获取可靠科考数据的保障。 水下资源勘探： 海底油气勘探、矿产资源普查等活动，需要精确的水下导航来指导钻探、采样和设备布放。 军事应用： 潜艇导航、水下侦察、水雷反制、水下武器制导等，对水下导航的隐蔽性、可靠性和精度要求极高。 水下工程： 海底管道铺设、桥墩施工、水下结构物安装、沉船打捞等，都需要精确的定位和导航来指导作业。 水下安防与搜救： 在水下失事搜救、搜寻失落设备等任务中，准确的水下定位能力至关重要。 水下机器人自主作业： AUV、AUVs（自主水下航行器）在执行自主路径跟踪、目标识别、水下作业等任务时，组合导航系统为其提供了核心的自主导航能力。 未来展望部分，本书讨论了水下组合导航系统的发展趋势： 智能化与自主化： 结合人工智能、机器学习等技术，实现导航系统的自适应、自学习和自主决策能力。 高精度与长时效： 致力于克服误差累积，实现更高精度和更长时效的水下导航。 低成本与小型化： 推动传感器和算法的创新，降低系统成本，实现导航设备的轻量化和小型化。 多模态融合的深化： 探索更丰富的传感器信息融合，例如将水下视觉、声纳图像、微波雷达等信息纳入导航系统。 水下网络化导航： 构建水下传感器网络，实现水下平台的协同导航与信息共享。 可信导航与抗干扰： 提高导航系统的抗干扰能力和可信度，应对复杂的水下电磁和声学环境。 《水下组合导航系统：原理、实现与应用》一书，内容详实，逻辑清晰，语言精练，理论与实践并重，既适合于从事水下导航研究的科研人员、高校师生，也为水下工程技术人员、军事装备研发人员等提供了宝贵的参考。本书的出版，无疑将有力地推动我国水下导航技术的发展，为我国海洋事业的进步提供坚实的技术支撑。其前瞻性的视角和对关键技术的深入剖析，必将使其成为水下导航领域不可或缺的重要参考文献。

评分☆☆☆☆☆

作为一名海洋工程专业的本科生，我正在为毕业设计寻找一个前沿且有深度的研究方向。当我翻开这本《水下组合导航系统》时，我立刻被其中关于“水下定位基准”的讨论深深吸引住了。书中所述的，关于如何利用水下地形匹配、环境特征点定位与惯性导航进行长期解耦和误差抑制的思路，远超出了我们课堂上学到的经典方法。教材中不仅仅停留在理论层面，它还深入探讨了在资源有限、计算能力受限的AUV（自主水下航行器）平台上，如何对复杂的定位算法进行裁剪和优化，以满足实时性的要求。书中对不同传感器（如磁力计、深度计、压力传感器）在不同工作深度下的性能衰减分析得尤为细致，这直接关系到我的毕业设计中传感器选型和误差预算的制定。我特别欣赏作者们对于未来发展趋势的展望，特别是关于“水下量子导航”和“基于水声通信网络的分布式定位”的章节，这为我未来的研究生学习方向提供了非常清晰的参考系。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这是一本枯燥的专业教材，毕竟“组合导航”这个主题听起来就非常硬核，可能充满了复杂的矩阵运算和晦涩的数学公式。然而，这本书的叙事方式和结构安排却非常巧妙，极大地降低了阅读门槛。作者在讲解每一个关键概念时，都会先用一个清晰的、贴近实际场景的例子来引入，将抽象的原理具象化。比如，在讨论多普勒测速仪（DVL）的误差校正时，他们没有直接抛出修正公式，而是先描述了DVL在遭遇复杂水下地形反射时可能产生的“漂移”现象，然后自然而然地引出补偿算法的必要性。这种“问题导向-原理阐释-方案实现”的讲解模式，使得阅读过程充满探索的乐趣。对于我这种已经工作几年，需要快速回顾和深化知识点的专业人士来说，这本书的结构既能满足深度学习的需求，又保证了阅读的流畅性，避免了传统教材那种“堆砌知识点”的弊端。它更像是一位资深导师在手把手地指导你解决实际工程中的疑难杂症，而不是冷冰冰的知识搬运工。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书纯粹是出于对前沿通信技术的兴趣，虽然我的主业是水面舰船的通信系统维护，但水下通信和定位技术的交叉融合是当前行业的热点。这本书虽然核心是导航，但它对水声信道的建模和对超宽带（UWB）水下定位技术的介绍，对我理解“水下信息传输”的挑战至关重要。特别是关于如何利用导航系统的状态信息来辅助声学通信的波束形成和信号处理，这是一个我从未在其他通信教材中见过的视角。书中对水下环境对导航信号（如声波、磁场）的干扰如何反作用于通信链路的稳定性进行了深入分析，这让我明白了为什么水下通信的可靠性总是难以提升。它提供了一个跨学科的视角，将定位精度和通信效率这两个看似分离的目标，统一到了一个系统优化的框架内进行考量。这本书的价值在于它提供了一种系统性的、多维度的解决问题的思路，拓宽了我对整个水下信息系统的认知边界。

评分☆☆☆☆☆

这本关于“水下组合导航系统”的书籍，简直是为我这种对水下探测技术充满好奇的工程师量身定制的。我最近在参与一个深海探测项目，对于如何在高动态、信号受限的水下环境中实现精准定位，一直是困扰我的一个技术瓶颈。市面上很多教材要么过于侧重理论推导而缺乏实际应用案例，要么就是只关注单一的导航模态，比如纯粹的惯性导航或声学定位。这本书的独特之处在于它对“组合导航”理念的深入阐述和系统性的集成方法。从第一章对水下声学环境的物理特性分析，到后续章节对不同传感器的误差模型构建，再到最后复杂滤波算法（如扩展卡尔曼滤波、粒子滤波）在水下场景下的具体部署，作者们展现了扎实的理论基础和丰富的工程经验。特别是关于多传感器数据融合的章节，不仅详细对比了不同融合策略的优缺点，还给出了大量的仿真和实验数据来佐证其有效性，这对于我们进行系统设计和参数优化提供了极大的便利。读完之后，我对如何构建一个鲁棒性强、精度高的水下导航系统，有了一个豁然开朗的认识，感觉手头仿佛多了一张详细的蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量非常高，这对于理解复杂的空间几何和时间序列数据处理至关重要。我尤其想提一下书中关于“航位推算（DR）”部分的论述。很多书籍在讲解惯性导航时，往往把DR部分描述得过于简单，导致读者在实际应用中发现累计误差难以控制。而这本书则用大量的图表和流程图，清晰地展示了如何针对水下特有的环境扰动（如水流切变、浮力变化）对陀螺仪和加速度计的数据进行实时的、自适应的修正。书中提供的各种可视化工具，比如误差椭圆的演化图，直观地揭示了系统在不同时间尺度上的精度漂移情况。这不仅仅是理论的展示，更像是对一个“虚拟水下实验平台”的实时监控界面。对于从事系统验证和测试的同事来说，这本书提供了一套标准化的评估框架，我们可以用它来对比不同导航软件的性能差异。可以说，它的实用性和专业性达到了一个极高的平衡点。