慣性器件及應用 劉繁明著 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉繁明著 著

圖書標籤:

• 慣性器件
• 慣性導航
• 慣性傳感器
• MEMS
• 劉繁明
• 慣性技術
• 測量技術
• 導航係統
• 姿態控製
• 精密儀器

店鋪： 典則俊雅圖書專營店

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560339603

商品編碼：29873187782

包裝：平裝

齣版時間：2013-06-01

圖書基本信息,請以下列介紹為準
書名	慣性器件及應用
作者	劉繁明著
定價	28.00元
ISBN號	9787560339603
齣版社	哈爾濱工業大學齣版社
齣版日期	2013-06-01
版次	1

其他參考信息（以實物為準）
裝幀：平裝	開本：16開	重量：0.300
版次：1	字數：	頁碼：

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目錄

內容提要

《慣性器件及應用》由劉繁明編著，本書全麵係統地闡述瞭慣性元器件的工作原理、動力學規律及與其相關的測試技術，主要內容涉及經典轉子陀螺儀、擺式加速度計等傳統慣性元器件的動力學分析和結構介紹，以及現代的光學陀螺儀、振動陀螺儀、微機電陀螺儀和加速度計的工作原理、信號處理、測試方法及其*發展等問題；介紹瞭慣性元器件在航海、航空等領域的應用方案、係統構成等方麵的相關技術。 《慣性器件及應用》可作為高等院校慣性技術相關專業的高年級本科生和研究生的教材，也可供從事慣性技術研究與應用係統開發的工程技術人員參考。

編輯推薦

《慣性器件及應用》由劉繁明編著，本書結閤作者近十幾年來從事慣性技術教學、科研的體會和經驗，嚮讀者介紹慣性係統的基礎元件陀螺儀和加速度計的基本力學原理、類型及測試應用等方麵的知識，具 本書得到哈爾濱工程大學研究生教材建設專項資金(2010年)、哈爾濱市科技創新人纔研究專項資金(RC2006QN009030)及2011年黑龍江省精品圖書齣版工程專項資金的。

作者介紹

序言

《慣性器件與導航係統原理》 作者： 李明 教授 內容概述： 本書係統深入地闡述瞭慣性器件與導航係統的基本原理、關鍵技術、設計方法以及典型應用。全書圍繞慣性導航的核心——慣性傳感器的原理與應用展開，並在此基礎上延伸至整個慣性導航係統的設計、分析與集成。 第一部分：慣性傳感器基礎 本部分聚焦於慣性導航的基石——慣性傳感器。我們將從牛頓力學基本定律齣發，深入剖析慣性傳感器的物理模型與工作機理。 加速度計原理： 詳細介紹不同類型的加速度計，包括壓阻式、壓電式、電容式、微機電係統（MEMS）加速度計等。重點講解其將綫性加速度轉換為可測量電信號的物理過程，分析各種傳感器在精度、量程、帶寬、穩定性等方麵的特性和優缺點。闡述瞭加速度計的誤差來源，如零偏、比例係數誤差、橫軸耦閤、溫度漂移、振動敏感度等，並介紹相應的標定和補償方法。 角速度計（陀螺儀）原理： 深入探討角速度計的工作原理，重點分析瞭機械式陀螺儀（如光縴陀螺儀、激光陀螺儀）和MEMS角速度計（如振動式角速度計）的結構、工作方式及其核心技術。詳細闡述瞭如何將角速度信息通過積分轉化為角度信息，並分析瞭角速度計的主要誤差源，如零偏、比例係數誤差、軸耦閤、溫度效應、振動影響等，以及相應的誤差抑製和補償技術。 慣性測量單元（IMU）： 介紹IMU的構成，即如何將多個加速度計和角速度計有機地組閤，以實現三維空間下的加速度和角速度測量。重點討論IMU的軸係定義、坐標轉換以及數據融閤的基本概念。 第二部分：慣性導航係統原理 本部分將慣性傳感器的測量結果上升到整個慣性導航係統的層麵，深入探討其工作原理、核心算法以及性能指標。 導航坐標係： 詳細介紹慣性導航中常用的多種導航坐標係，包括地理坐標係（大地坐標係）、地理質心慣性係、平颱坐標係（本地水平坐標係、導航坐標係）等，並深入講解它們之間的相互轉換關係，這是導航解算的基礎。 姿態確定： 闡述如何利用陀螺儀數據積分和（若有）磁力計、星敏感器等輔助信息，實現導航平颱的姿態（俯仰、滾轉、航嚮）確定。重點介紹不同的姿態解算算法，如四元數法、歐拉角法等，分析其優缺點和適用場景。 位置與速度更新： 講解慣性導航基本算法——基本慣性導航方程。詳細推導在不同導航坐標係下的位置和速度更新方程，闡述如何通過對加速度測量值進行積分來獲得速度和位置信息。重點分析瞭地球自轉、科裏奧利力、離心力等地球物理效應對導航精度的影響，以及如何在導航方程中加以考慮。 誤差模型與誤差傳播： 深入分析慣性導航係統的誤差來源，包括傳感器誤差、係統模型誤差、初始對準誤差等，並建立詳細的誤差模型。重點講解誤差傳播率方程，闡述瞭初始誤差如何隨時間纍積並影響導航精度。 卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種： 詳細介紹卡爾曼濾波及其擴展形式（EKF、UKF）在慣性導航係統中的應用。闡述卡爾曼濾波如何融閤慣性測量數據與外部觀測數據（如GPS、測距儀），有效地抑製誤差，提高導航精度和魯棒性。講解濾波器的狀態嚮量定義、狀態轉移方程、量測方程以及濾波器的預測與更新過程。 第三部分：慣性導航係統的設計與實現 本部分將理論知識與實際工程相結閤，探討慣性導航係統的具體設計、集成與優化。 係統架構設計： 介紹典型慣性導航係統的硬件架構，包括慣性測量單元（IMU）、數據處理單元（DSP/CPU）、電源管理、接口通信等。討論不同應用場景下係統架構的選擇和優化。 初始對準： 詳細闡述慣性導航係統進行初始對準的原理和方法，包括粗對準（利用地球自轉、重力等）和精對準（利用輔助導航信息或優化算法）過程。重點分析初始對準的精度對導航性能的影響。 捷聯慣性導航係統（SINS）： 深入研究捷聯慣性導航係統的原理，特彆是其在現代應用中的主導地位。闡述如何通過對陀螺儀和加速度計的實時測量，利用數字計算機解算導航參數，無需進行機械平颱萬嚮節的解耦。重點講解捷聯係統中的姿態解算、位置速度更新算法以及其在軟件實現上的特點。 輔助導航係統集成： 討論如何將慣性導航係統與GPS、北鬥等衛星導航係統、天文導航、地標匹配、雷達等其他導航方式進行集成，形成組閤導航係統。重點分析不同傳感器信息融閤的策略和算法，以剋服單一導航係統的局限性，實現高精度、高可靠性的全時域導航。 係統標定與補償： 詳細介紹慣性導航係統在齣廠前和使用過程中進行的標定流程，包括傳感器參數標定、係統參數標定等。闡述各種補償算法在硬件和軟件層麵的實現，以最大程度地消除傳感器和係統固有的誤差。 性能評估與測試： 介紹慣性導航係統的性能評估方法，包括靜態測試、動態測試、真實環境測試等。講解評估指標，如位置誤差、速度誤差、姿態誤差、漂移率等，以及如何通過數據分析來評價係統的性能。 第四部分：慣性器件與導航係統的典型應用 本部分將慣性器件與導航係統的理論知識應用於實際的工程領域，展示其廣泛的應用前景。 航空航天領域： 詳細介紹慣性導航在飛機、導彈、運載火箭、人造衛星、空間站等平颱上的應用。重點闡述其在飛行控製、姿態穩定、軌道保持、著陸導航等方麵的關鍵作用。 車輛導航： 探討慣性導航在汽車（包括自動駕駛）、火車、船舶等平颱上的應用。分析慣性導航如何與GPS等組閤，實現高精度、高可靠性的車輛定位與軌跡跟蹤，尤其是在GPS信號受乾擾或失效的區域。 機器人與無人係統： 論述慣性導航在機器人（如AGV、服務機器人、工業機器人）、無人機（UAV）、水下機器人（AUV）等自主移動平颱上的應用。重點介紹其在自主導航、路徑規劃、環境感知、精確著陸等方麵的核心價值。 地質勘探與測繪： 講解慣性導航在重力勘探、航空攝影測量、三維激光掃描等領域的應用，如何實現高精度的平颱姿態測量和位置定位，以獲取準確的地形地貌數據。 軍事應用： 概述慣性導航在軍事裝備中的廣泛應用，包括精確製導武器、戰場偵察、潛艇導航、單兵導航等。 結論： 《慣性器件與導航係統原理》旨在為讀者提供一個全麵、係統、深入的學習平颱，幫助理解慣性導航的科學奧秘，掌握其核心技術，並能應用於實際工程問題。本書適閤於航空航天、機械工程、電子工程、自動化、計算機科學等領域的本科生、研究生，以及相關行業的科研人員和工程師閱讀。通過本書的學習，讀者將能深刻理解慣性器件的工作原理，掌握慣性導航係統的設計、分析與實現方法，並能根據具體應用需求，選擇和設計適宜的慣性導航解決方案。

評分☆☆☆☆☆

再者，書中關於慣性器件在不同應用場景下的具體實現方式，讓我大開眼界。從傳統的航空航天領域，到新興的無人駕駛、機器人技術，再到地質勘探和醫療設備，慣性器件的身影無處不在，而這本書則為我們描繪瞭這幅宏大的應用藍圖。作者通過介紹不同場景下對慣性器件的性能指標要求，以及如何根據這些要求選擇閤適的器件類型和集成方案，為讀者提供瞭寶貴的決策依據。我特彆欣賞他對無人駕駛車輛中慣性導航係統與GPS/北鬥組閤導航的融閤技術進行的探討，這正是當前行業的熱點和難點。書中對各種組閤導航策略的優劣分析，以及如何處理不同傳感器的時空同步問題，都寫得非常透徹。

評分☆☆☆☆☆

讓我特彆贊賞的是，劉繁明先生在書中並沒有迴避一些工程實踐中的“硬骨頭”。比如，他對慣性器件在極端環境下的性能錶現，如高溫、低溫、強振動等，進行瞭深入的分析，並提供瞭相應的解決方案。這對於我們在設計和應用慣性器件時，能夠預見並規避潛在的風險，非常有幫助。我曾經在設計一個應用於極地科考的慣導係統時，就遇到瞭嚴峻的低溫性能挑戰，書中關於低溫環境下器件材料選擇和補償策略的討論，無疑能為我提供寶貴的參考。他對於各種環境應力對器件性能影響的分析，以及如何進行環境適應性設計，都顯得非常專業和實用。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在航空航天領域摸爬滾打多年的工程師，我一直對慣性導航和姿態確定係統懷有濃厚興趣。最近，我終於有幸拜讀瞭劉繁明先生的《慣性器件及應用》一書，這絕對是一次令人振奮的學習經曆。在我看來，這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位資深從業者傾囊相授的寶貴經驗集。 首先，書中對慣性器件基本原理的闡述，我隻能用“鞭闢入裏”來形容。作者並沒有停留在概念的堆砌，而是深入剖析瞭陀螺儀和加速度計的物理基礎，從最核心的力學原理齣發，一步步推導齣各種器件的工作機製。尤其令我印象深刻的是，他對科裏奧利力在MEMS陀螺儀中的應用進行瞭詳盡的數學建模和解釋，對於理解其誤差來源和補償方法至關重要。我記得在實際項目中，我們曾經為MEMS陀螺儀的零偏穩定性問題頭疼不已，如果當時能有這本書作為指導，想必能少走不少彎路。書中不僅解釋瞭“是什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼”。這種追根溯源的研究方法，對於我們這些需要將理論知識轉化為實際工程應用的人來說，價值韆金。

評分☆☆☆☆☆

最後，我想說的是，這本書的齣版，對於推動國內慣性技術的發展，具有重要的意義。劉繁明先生能夠將如此深厚的專業知識，以如此清晰、係統、實用的方式呈現齣來，實屬不易。通過閱讀這本書，我不僅鞏固和拓展瞭我在慣性技術方麵的知識，更重要的是，它激發瞭我對該領域更深入研究的興趣。我相信，隨著這本書的廣泛傳播，將會有更多的有誌之士投身於慣性技術的研究和應用，為我國的科技進步貢獻力量。我期待著劉繁明先生未來能帶來更多這樣的精品力作，繼續為業界帶來寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

值得一提的是，書中對慣性器件的發展趨勢和未來展望，也進行瞭富有洞察力的分析。作者結閤當前技術發展的潮流，探討瞭MEMS慣性器件的微型化、高精度化以及與其他傳感器的融閤等方嚮。這對於我們這些希望站在技術前沿的從業者來說，無疑是重要的指引。我一直對下一代慣性器件充滿好奇，書中對激光陀螺、光縴陀螺的最新進展以及量子慣性傳感器的前瞻性探討，讓我對接下來的技術發展充滿瞭期待。他對未來慣性器件在太空探索、深海探測等領域的潛在應用前景的描繪，更是令人遐想聯飛。

評分☆☆☆☆☆

更讓我印象深刻的是，書中在講解復雜技術概念時，往往會穿插一些生動形象的比喻和貼近實際的工程案例，使得原本晦澀難懂的理論知識變得通俗易懂。劉繁明先生的寫作風格，既有嚴謹的學術深度，又不失工程實踐的接地氣。我尤其喜歡他對某些物理現象的解釋，用一些生活中的例子來類比，瞬間就能豁然開朗。比如，他解釋慣性導航中的“漂移”現象時，用瞭“坐船的乘客”的比喻，非常形象地說明瞭即使船在勻速直綫航行，乘客依然會因為慣性感覺到方嚮和速度的變化。這種教學方法，對於初學者來說，絕對是一大福音。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，《慣性器件及應用》這本書，我給它的評價是“不容錯過”。無論是對於剛剛踏入慣性技術領域的學生，還是對於在相關領域摸爬滾打多年的工程師，這本書都能提供寶貴的知識和啓發。它不僅是一本技術書籍，更是一本能夠激發思考、解決實際問題的“工具書”。我毫不猶豫地會將這本書推薦給我的同事和同行，相信它也能成為他們工作中不可或缺的良師益友。這本書的內容深度和廣度，以及其嚴謹的學術態度和實用的工程指導性，都讓我受益匪淺，它真正做到瞭“授人以魚不如授人以漁”。

評分☆☆☆☆☆

另外，這本書的圖文並茂，對於理解復雜的數學公式和工程原理起到瞭至關重要的作用。書中大量的示意圖、原理圖、測試麯綫圖等，都經過精心設計，清晰地展示瞭慣性器件的工作原理、結構特點以及性能錶現。我特彆喜歡書中關於不同類型陀螺儀（如機械陀螺、激光陀螺、光縴陀螺）的結構示意圖，能夠非常直觀地對比它們之間的異同。還有那些詳細的誤差麯綫圖，能夠讓我們清晰地看到誤差隨時間、溫度等因素的變化規律。這種可視化呈現方式，大大降低瞭學習門檻，也提高瞭學習效率。

評分☆☆☆☆☆

此外，書中對慣性器件的性能測試和標定的方法論，也是我學習的重點。作為一名工程師，我深知“巧婦難為無米之炊”，缺乏可靠的測試和標定，即使再先進的器件也無法發揮其應有的性能。劉繁明先生在這方麵的內容，可以說是“乾貨”滿滿。他詳細介紹瞭各種測試設備的使用方法，以及如何設計科學的測試方案來全麵評估慣性器件的各項性能指標。特彆是他對標定過程中常見問題及其解決方案的分析，對於我們實驗室的同事來說，無疑是一本“救命稻草”。我記得我們曾經為瞭標定一個復雜的IMU，花費瞭大量的時間和資源，如果當初能參考這本書中的方法，定能事半功倍。

評分☆☆☆☆☆

其次，書中關於慣性傳感器誤差建模和補償的章節，簡直是我近期遇到的最實用的內容。劉繁明先生對各種誤差源，如尺度因子誤差、軸交叉耦閤誤差、溫度漂移等，都進行瞭細緻的分析，並提齣瞭多種數學模型來描述這些誤差。更難能可貴的是，他並沒有止步於理論分析，而是結閤大量的實際案例，詳細介紹瞭如何利用卡爾曼濾波、最小二乘法等先進算法來對這些誤差進行補償。這一點對於提升慣性導航係統的精度至關重要。我曾經參與過一個高精度定位項目的開發，慣性導航部分的誤差一直是我們攻剋的難點，書中提供的解決方案，無論是從理論深度還是實踐指導性上，都給予瞭我極大的啓發。特彆是他對動態模型和量測模型的構建思路，以及如何根據實際情況調整濾波器的參數，都寫得非常到位。