目錄
基礎(chǔ)篇
第1章 慣性導(dǎo)航簡介 1
1.1 導(dǎo)航概念與導(dǎo)航定位方法簡介 1
1.1.1 導(dǎo)航定位幾何原理 2
1.1.2 常用導(dǎo)航定位方法 4
1.2 慣性技術(shù)簡介 18
1.2.1 慣性技術(shù)的由來 18
1.2.2 慣性技術(shù)應(yīng)用上的重大歷史事件 20
第2章 慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識 23
2.1 地球形狀與重力場特征 23
2.1.1 地球的形狀 23
2.1.2 地球參考橢球的曲率半徑 25
2.1.3 地球自轉(zhuǎn)角速度 26
2.1.4 地球重力場特征 27
2.1.5 經(jīng)度與緯度的定義 29
2.2 坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系 30
2.2.1 常用坐標(biāo)系定義 30
2.2.2 坐標(biāo)系間的相互關(guān)系及坐標(biāo)變換 37
2.3 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本構(gòu)成 43
2.3.1 陀螺儀 43
2.3.2 加速度計 48
2.3.3 慣性穩(wěn)定平臺 53
第3章 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理 57
3.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理 57
3.1.1 舒勒原理 57
3.1.2 三軸慣性穩(wěn)定平臺 60
3.1.3 當(dāng)?shù)厮�平固定指北慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 62
3.1.4 當(dāng)?shù)厮�平固定指北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)高度通道 64
3.2 當(dāng)?shù)厮�平固定指北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理分析 68
3.2.1 控制方程 68
3.2.2 運動方程 71
3.3 當(dāng)?shù)厮�平固定指北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性 75
3.3.1 常見誤差源 75
3.3.2 系統(tǒng)誤差方程 76
3.3.3 誤差源影響分析 83
第4章 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理 95
4.1 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本工作原理 95
4.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)更新算法 96
4.2.1 姿態(tài)更新算法 96
4.2.2 速度更新算法 105
4.2.3 位置更新算法 106
4.3 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程 106
4.3.1 姿態(tài)誤差方程 107
4.3.2 速度誤差方程 109
4.3.3 位置誤差方程 110
4.3.4 誤差特性分析 111
4.4 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)字模擬器 111
4.4.1 陀螺儀仿真器數(shù)學(xué)模型 112
4.4.2 加速度計仿真器數(shù)學(xué)模型 114
提高篇
第5章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)技術(shù) 116
5.1 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)粗對準(zhǔn)方法 117
5.1.1 解析式粗對準(zhǔn)原理 117
5.1.2 慣性系粗對準(zhǔn)原理 121
5.1.3 基于外速度輔助的慣性系動基座粗對準(zhǔn)原理 123
5.2 基于經(jīng)典控制理論的羅經(jīng)精對準(zhǔn)方法 126
5.2.1 水平精對準(zhǔn)原理 126
5.2.2 羅經(jīng)方位精對準(zhǔn)原理 130
5.2.3 捷聯(lián)羅經(jīng)對準(zhǔn)算法 131
5.3 基于現(xiàn)代估計理論的卡爾曼濾波精對準(zhǔn)方法 134
5.3.1 卡爾曼濾波原理 135
5.3.2 基于卡爾曼濾波的精對準(zhǔn)方法 141
5.4 仿真實驗與分析 146
5.4.1 解析式粗對準(zhǔn)仿真實驗 146
5.4.2 慣性系粗對準(zhǔn)仿真實驗 148
5.5 案例分析 149
5.5.1 實驗條件 149
5.5.2 實驗結(jié)果分析 150
第6章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù) 152
6.1 標(biāo)定技術(shù)概述 152
6.1.1 標(biāo)定技術(shù)的概念與分類 152
6.1.2 慣性測試設(shè)備 153
6.1.3 慣性測試環(huán)境 155
6.1.4 慣性器件標(biāo)定模型 156
6.2 標(biāo)定誤差對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的影響 158
6.2.1 標(biāo)度因數(shù)誤差對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的影響 158
6.2.2 安裝誤差的標(biāo)定誤差對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的影響 160
6.2.3 零位誤差的標(biāo)定誤差對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的影響 161
6.3 分立式標(biāo)定方法 162
6.3.1 速率試驗 163
6.3.2 位置試驗 165
6.4 系統(tǒng)級標(biāo)定方法 167
6.4.1 系統(tǒng)觀測量與標(biāo)定參數(shù)關(guān)系的建立 168
6.4.2 標(biāo)定位置編排方案 168
6.4.3 誤差分離原理 169
6.4.4 系統(tǒng)級標(biāo)定算法設(shè)計 175
6.5 案例分析 177
6.5.1 速率試驗 178
6.5.2 位置試驗 178
6.5.3 標(biāo)定試驗結(jié)果驗證 180
第7章 阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分析 181
7.1 水平阻尼 181
7.1.1 水平阻尼原理 181
7.1.2 水平阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法 183
7.1.3 水平阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方程 185
7.1.4 水平阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性分析 187
7.2 基于外速度補(bǔ)償?shù)淖枘釕T性導(dǎo)航系統(tǒng) 187
7.3 方位阻尼 190
7.3.1 方位阻尼原理 191
7.3.2 方位阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 193
7.3.3 全阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方程 195
7.3.4 全阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性分析 196
7.3.5 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)五種工作狀態(tài) 199
7.4 案例分析 200
7.4.1 實驗條件 200
7.4.2 實驗結(jié)果分析 201
第8章 旋轉(zhuǎn)調(diào)制型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分析 205
8.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制型捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理 205
8.1.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制基本原理 206
8.1.2 旋轉(zhuǎn)調(diào)制誤差源分類 207
8.2 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù) 208
8.2.1 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案概述 209
8.2.2 單軸轉(zhuǎn)位方案的誤差特性 209
8.3 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù) 213
8.3.1 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案概述 213
8.3.2 雙軸轉(zhuǎn)位方案的誤差特性 216
第9章 極區(qū)慣性導(dǎo)航技術(shù) 228
9.1 當(dāng)?shù)厮�平固定指北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)極區(qū)工作性能 229
9.2 極區(qū)常用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排 230
9.2.1 自由方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排 230
9.2.2 游動方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排 233
9.3 橫坐標(biāo)系捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)極區(qū)導(dǎo)航原理 235
9.3.1 橫坐標(biāo)系統(tǒng)建立 235
9.3.2 橫坐標(biāo)系統(tǒng)中各導(dǎo)航參數(shù)轉(zhuǎn)化關(guān)系 236
9.3.3 橫坐標(biāo)系捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排 239
9.4 橫坐標(biāo)系捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性 241
9.4.1 橫坐標(biāo)系捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程 241
9.4.2 橫坐標(biāo)系捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性分析 244
9.5 仿真實驗與分析 252
附錄Ⅰ 哥氏定理 255
附錄Ⅱ 龍格-庫塔算法 257
參考文獻(xiàn) 259