應(yīng)用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)分析

內(nèi)容概要

　　捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航技術(shù)是目前廣泛采用的新一代慣性導(dǎo)航技術(shù)，具有可靠性高、過載能力強、啟動快等平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)不具備的顯著優(yōu)點。本書面向捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計，注重嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)理論分析，內(nèi)容分為系統(tǒng)運行分析、誤差分析和測試分析三大部分，包括了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始化方法分析、導(dǎo)航解算方法分析、慣性器件誤差分析、導(dǎo)航誤差分析、導(dǎo)航誤差分析和慣性器件測試分析等，為導(dǎo)航計算機軟件設(shè)計、系統(tǒng)測試和性能評價提供系統(tǒng)性的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)分析工具?！　　稇?yīng)用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)分析》適合實際從事捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計與研究的讀者（包括相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員和高等院校本科及研究生）閱讀，亦可作為相關(guān)機構(gòu)的教學(xué)參考書。

作者簡介

教授，博士生導(dǎo)師。1982年和1988年分別獲浙江大學(xué)工學(xué)學(xué)士和工學(xué)博士學(xué)位。曾任工業(yè)控制技術(shù)國家重點實驗室副主任、浙江大學(xué)工業(yè)控制研究所副所長、浙江大學(xué)智能系統(tǒng)與決策研究所所長、浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)位委員會主任，現(xiàn)任浙江大學(xué)導(dǎo)航制導(dǎo)與控制研究所副所長，中國人工智能學(xué)會理事。主要研究方向為導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、復(fù)雜系統(tǒng)智能優(yōu)化與控制、計算智能理論、智能機器人。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文235篇，出版專著5本，其科研威果曾分別獲國家科技進(jìn)步獎二等獎和教育部科技進(jìn)步獎一等獎。副教授，碩士生導(dǎo)師。1986年獲蘭州鐵道學(xué)院工學(xué)碩士學(xué)位，1993年獲浙江大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，2002年獲浙江大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)為浙江大學(xué)導(dǎo)航制導(dǎo)與控制研究所教師。主要研究方向為復(fù)雜系統(tǒng)的綜合集成建模、機器學(xué)習(xí)與智能多目標(biāo)魯棒優(yōu)化，高動態(tài)飛行器捷聯(lián)慣性導(dǎo)航與組合導(dǎo)航系統(tǒng)，實時復(fù)雜嵌入式計算。已發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，出版專著2本。博士研究生。2005年獲山東大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系導(dǎo)航制導(dǎo)與控制專業(yè)直接攻博研究生。主要研究方向為捷聯(lián)慣性技術(shù)研究(慣性器件誤差標(biāo)定，初始對準(zhǔn)、捷聯(lián)解算算法等)，作為主要參加者承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金(61070003)和浙江省自然科學(xué)基金(R1090052)的研究。已完成學(xué)術(shù)論文10篇，申請發(fā)明專利1項。

書籍目錄

第1章 引言1.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理1.3 本書的內(nèi)容第2章 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)2.1 常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換2.1.1 導(dǎo)航坐標(biāo)系定義2.1.2 矢量運算及坐標(biāo)系變換2.2 姿態(tài)描述方法2.2.1 方向余弦矩陣2.2.2 等效旋轉(zhuǎn)矢量2.2.3 歐拉角2.2.4 姿態(tài)參考四元數(shù)2.2.5 姿態(tài)參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換2.2.6 姿態(tài)旋轉(zhuǎn)速率方程2.3 地球參數(shù)2.3.1 地球有關(guān)參數(shù)2.3.2 地球有關(guān)參數(shù)的近似線性化2.4 卡爾曼濾波2.4.1 卡爾曼濾波般框架2.4.2 卡爾曼增益矩陣計算2.4.3誤差狀態(tài)協(xié)方差矩陣計算2.4.4 誤差控制方程第3章 系統(tǒng)基本原理基本方程3.1.1 姿態(tài)微分方程3.1.2 速度微分方程3.1.3 位置微分方程3.1.4 導(dǎo)航坐標(biāo)系的選擇三種坐標(biāo)系下的系統(tǒng)導(dǎo)航方程3.2.1 N坐標(biāo)系丁的系統(tǒng)導(dǎo)航方程3.2.2 E坐標(biāo)系下的系統(tǒng)導(dǎo)航方程3.2.3 I坐標(biāo)系下的系統(tǒng)導(dǎo)航方程第4章 系統(tǒng)初始化分析靜基座姿態(tài)對準(zhǔn)4.1.1 粗對準(zhǔn)4.1.2 精對準(zhǔn)4.1.3 基于卡爾曼濾波器的精對準(zhǔn)實現(xiàn)4.1.4 精對準(zhǔn)結(jié)束時殘余傾斜影響的消除動基座姿態(tài)對準(zhǔn)4.2.1 采用E坐標(biāo)系下觀測信息的動基座傳遞對準(zhǔn)4.2.2 采用N坐標(biāo)系下觀測信息的動基座傳遞對準(zhǔn)4.2.3 速度匹配與積分速度匹配機制的比較分析N坐標(biāo)系初始化4.3.1 基于游動方位角設(shè)定的N坐標(biāo)系姿態(tài)初始化4.3.2 基于變換矩陣直接修正的N坐標(biāo)系姿態(tài)初始化第5章 導(dǎo)航解算方法分析姿態(tài)解算算法5.1.1 B坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)更新5.1.2 L坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)更新5.1.3 姿態(tài)四元數(shù)歸化速度解算算法5.2.1 重力／科里奧利加速度引起的速度增量5.2.2 比力加速度引起的速度增量位置解算算法5.3.1 簡單位置解算算法5.3.2 高精度位置解算算法5.4 算法與更新速率的選擇……第6章 慣性器件誤差分析第7章 導(dǎo)航誤差分析第8章 初始對準(zhǔn)誤差分析第9章 慣性器件測試分析常用符號表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分析中涉及大量的數(shù)學(xué)計算。除了在一般數(shù)學(xué)教科書和數(shù)學(xué)手冊中均可查到的數(shù)學(xué)知識以外，讀者還需了解一定的導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)I(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，才能正確地理解這些數(shù)學(xué)計算的含義。本章給出了與慣性導(dǎo)航領(lǐng)域相關(guān)的重要專業(yè)術(shù)語的數(shù)學(xué)定義。2.1節(jié)描述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用的四種坐標(biāo)系：地心慣性坐標(biāo)系、地球坐標(biāo)系、當(dāng)?shù)睾Ｆ矫娴乩碜鴺?biāo)系和捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)坐標(biāo)系，以及這些坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。2.2節(jié)給出了四種常用的姿態(tài)描述方法的數(shù)學(xué)描述，包括歐拉角、方向余弦矩陣、四元數(shù)和等效旋轉(zhuǎn)矢量，以及不同姿態(tài)描述之間的轉(zhuǎn)換。2.3節(jié)提供了與慣性導(dǎo)航相關(guān)的重要地球參數(shù)，如重力、地球表面形狀，以及其他基于標(biāo)準(zhǔn)橢球地表和地心引力模型的相關(guān)參數(shù)，并給出了詳細(xì)的分析方程。2.4節(jié)給出了在捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)準(zhǔn)靜態(tài)初始化、導(dǎo)航參數(shù)更新算法、結(jié)合全球定位系統(tǒng)的組合導(dǎo)航中有重要應(yīng)用的卡爾曼濾波技術(shù)的數(shù)學(xué)描述，以及卡爾曼濾波器軟件校驗過程。2.1常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換在簡單的力學(xué)問題中，運動常常參照地球來定義，并假設(shè)地球是一個慣性系，忽略其旋轉(zhuǎn)。但在慣性導(dǎo)航問題中，地球的旋轉(zhuǎn)對導(dǎo)航計算具有至關(guān)重要的影響。慣性導(dǎo)航是一個多坐標(biāo)系問題，慣性器件相對于一個慣性坐標(biāo)系測量運動參數(shù)，而使用者則需要知道載體相對于地球的位置。因此為了精確導(dǎo)航，不同坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系必須適當(dāng)?shù)亟！Ｈ魏螌?dǎo)航問題至少涉及兩個坐標(biāo)系：一個目標(biāo)坐標(biāo)系和一個參照坐標(biāo)系。目標(biāo)坐標(biāo)系描述了載體的位置和方向，而參照坐標(biāo)系描述了一個已知物體（如地球），相對于該物體可以求出導(dǎo)航系統(tǒng)載體的位置和方向。本書中考慮的所有坐標(biāo)系均為正交右手系，即其x、y和z坐標(biāo)軸相互垂直，且當(dāng)右手三個手指互相垂直伸開時，拇指為x軸，食指為y軸，而中指為z軸。任意兩個坐標(biāo)系之間有相對位置和姿態(tài)，也可能有相對速度、加速度和旋轉(zhuǎn)運動。一個坐標(biāo)系相對于另一個坐標(biāo)系的定向是一組唯一的數(shù)，構(gòu)成一個矢量，其元素由沿三個互相正交的坐標(biāo)軸的分量組成。本節(jié)介紹在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中常用的坐標(biāo)系定義，即地球坐標(biāo)系、水平坐標(biāo)系、地理坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系；以及姿態(tài)、位置、速度、加速度和角速度等矢量導(dǎo)航參數(shù)在一個多坐標(biāo)系問題中的相互變換。

編輯推薦

《應(yīng)用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)分析》是國防工業(yè)出版社出版的。

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