慣性儀器測試與數(shù)據(jù)分析

前言

　　慣性技術(shù)是以力學、機械學、光電子學、控制學和計算機學等為基礎的多學科綜合技術(shù)，具有自主、隱蔽、抗干擾、實時、連續(xù)測量等眾多優(yōu)點。慣性技術(shù)在航空、航天、航海、陸地導航、各種戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器導航和民用領域都得到了廣泛的應用。世界各國都非常重視慣性技術(shù)的發(fā)展和應用，它是武器裝備信息化的主要支撐技術(shù)之一，也是衡量一個國家科學技術(shù)水平和國防實力的重要標志之一。慣性技術(shù)的研究內(nèi)容十分豐富，涵蓋慣性儀表（陀螺儀和加速度計）技術(shù)、慣性系統(tǒng)集成技術(shù)、慣性測試技術(shù)和慣性系統(tǒng)應用技術(shù)等，其中慣性測試技術(shù)是本書闡述的重點?！　”緯?0章，比較系統(tǒng)和全面地介紹與慣性測試技術(shù)密切相關(guān)的內(nèi)容，主要包括陀螺儀、加速度計和慣導系統(tǒng)的建模和基本測試原理、常用的慣性儀器測試設備以及典型的數(shù)據(jù)處理和分析方法。其中第1章介紹慣性儀器測試精度相關(guān)的基本概念；第2章介紹傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)子陀螺儀、石英撓性擺式加速度計、激光陀螺和光纖陀螺的建模方法、誤差模型；第3章介紹傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)子陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的力矩翻滾測試和伺服轉(zhuǎn)臺測試，以及加速度計的重力場翻滾測試等基本測試方法；第4章介紹常用的慣性儀器測試設備和測試環(huán)境；第5、6、7章分別介紹回歸分析.時間序列分析和頻譜分析等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法；第8章從功率譜頻域角度介紹阿侖方差的概念，并進一步介紹陀螺隨機漂移誤差的阿侖方差分析方法及應用；第9章針對隨機系統(tǒng)的仿真和濾波估計問題，介紹連續(xù)時間隨機系統(tǒng)的離散化等效方法，以及Kalman濾波、自適應Kalman濾波、非線性系統(tǒng)的EKF濾波和UKF濾波等現(xiàn)代濾波估計算法；第10章介紹捷聯(lián)慣性測量組合的標定模型、實驗室內(nèi)的分立標定方法以及不依賴于高精度轉(zhuǎn)臺的系統(tǒng)級標定方法，還介紹平臺慣導系統(tǒng)的自標定方法。本書后面附有Matlab仿真程序可供參考，還有練習題可供讀者拓展學習或?qū)W生練習使用?！　　?/pre>


內(nèi)容概要
　　《慣性儀器測試與數(shù)據(jù)分析》比較系統(tǒng)和全面地介紹了陀螺儀、加速度計和慣導系統(tǒng)的測試原理以及典型的數(shù)據(jù)分析方法。全書內(nèi)容可大致分為三個部分：①慣性器件測試部分，介紹了幾種常見慣性器件的工作原理和誤差建模、慣性器件測試的基本原理和方法以及實驗室中常用的慣性儀器測試設備；②數(shù)據(jù)分析部分，包括回歸分析、時間序列分析、頻譜分析、阿侖方差分析和隨機系統(tǒng)的kalman濾波等方法；③慣導系統(tǒng)的標定技術(shù)部分，結(jié)合作者的部分科研成果，詳細介紹了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的標定模型、分立標定方法以及系統(tǒng)級標定方法。書后附有matlab仿真程序可供參考，還有練習題可供讀者拓展學習或?qū)W生練習使用。
　　本書可作為導航制導與控制、儀器儀表及相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的教學用書和參考書，也可供從事相關(guān)專業(yè)的科研和工程技術(shù)人員閱讀參考。



書籍目錄
第1章 概述
　1．1 慣性器件簡介
　1．1．1 陀螺儀
　1．1．2 加速度計
　1．2 慣性器件測試基本概念
　1．2．1 慣性器件精度的含義
　1．2．2 慣性器件的誤差模型
　1．2．3 慣性器件的測試內(nèi)容
　1．3 課程主要內(nèi)容與意義
第2章 陀螺儀和加速度計建模
　2．1 預備知識
　2．1．1 標量、向量和變換矩陣的表示法
　2．1．2 向量反對稱矩陣的概念與應用
　2．1．3 兩直角坐標系之間的旋轉(zhuǎn)變換矩陣
　2．1．4 比力與單位質(zhì)量慣性力的概念
　2．1．5 與剛體轉(zhuǎn)動有關(guān)的理論力學基本概念
　2．1．6 彈性定律與彈性變形張量
　2．2 單自由度轉(zhuǎn)子陀螺儀的靜態(tài)漂移誤差模型
　2．3 單自由度轉(zhuǎn)子陀螺儀的動態(tài)漂移誤差模型
　2．4 石英撓性擺式加速度計的輸入輸出模型
　2．5 激光陀螺儀及其主要誤差
　2．5．1 薩格奈克效應
　2．5．2 激光陀螺儀的工作原理
　2．5．3 閉鎖效應與抖動偏頻誤差
　2．6 光纖陀螺儀及其溫度漂移誤差
　2．6．1 干涉型光纖陀螺儀原理
　2．6．2 shupe溫度漂移誤差
第3章 慣性器件測試原理與方法
　3．1 陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的力矩反饋測試
　3．1．1 極軸翻滾測試
　3．1．2 地理坐標位置翻滾測試
　3．1．3 固定位置綜合漂移測試
　3．2 陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的伺服轉(zhuǎn)臺測試
　3．3 加速度計的重力場翻滾測試
　3．3．1 加速度計的安裝方式
　3．3．2 測試方法與數(shù)據(jù)處理
　3．3．3 測試中的安裝誤差分析
第4章 慣性儀器測試設備
　4．1 常用的測試設備
　4．1．1 水平儀
　4．1．2 平板
　4．1．3 六面體夾具
　4．1．4 分度頭
　4．1．5 雙軸位置轉(zhuǎn)臺
　4．1．6 速率轉(zhuǎn)臺
　4．1．7 精密離心機
　4．1．8 線振動臺
　4．1．9 溫度控制箱
　4．2 試驗場地、方位與水平基準
　4．2．1 試驗場地
　4．2．2 方位基準
　4．2．3 水平基準
第5章 回歸分析
　5．1 一元線性回歸分析
　5．1．1 數(shù)據(jù)列表、散點圖與樣本相關(guān)系數(shù)
　5．1．2 線性回歸模型與最小二乘法
　5．1．3 估計量的分布
　5．1．4 平方和分解、判定系數(shù)及擬合優(yōu)度
　5．1．5 回歸方程的顯著性檢驗
　5．1．6 回歸方程的預報與逆回歸問題
　5．1．7 可直線化的曲線回歸
　5．2 多元線，陛回歸分析
　5．3 回歸分析在加速度計測試中的應用
第6章 時間序列分析
　6．1 隨機過程基本概念
　6．1．1 隨機向量
　6．1．2 隨機過程與時間序列
　6．1．3 平穩(wěn)性與各態(tài)遍歷性
　6．2 arma模型及其特點
　6．2．1 arma(p，q)、ma(q)與ar(p)模型的定義
　6．2．2 ma(q)模型特點
　6．2．3 ar(p)模型特點
　6．2．4 arma(p，q)模型特點
　6．3 arma建模分析
　6．3．1 時間序列的樣本統(tǒng)計特性
　6．3．2 測試樣本的平穩(wěn)化處理
　6．3．3 arma建模
第7章頻譜分析
　7．1 時間信號及其正交分解
　7．1．1 信號分類
　7．1．2 信號抽樣
　7．1．3 正交函數(shù)與信號的正交分解
　7．2 四種形式信號的傅里葉分析
　7．2．1 連續(xù)時間周期信號的傅里葉級數(shù)(fs)
　7．2．2 連續(xù)時間信號的傅里葉變換(ctft)
　7．2．3 離散時間信號的傅里葉變換(dtft)
　7．2．4 離散時間周期信號的傅里葉級數(shù)(dfs)
　7．2．5 四種傅里葉分析小結(jié)
　7．3 離散傅里葉變換
　7．3．1 離散傅里葉變換(dft)
　7．3．2 各種傅里葉分析中頻域與實際信號頻率之間的對應關(guān)系
　7．4 功率譜及其估計
　7．4．1 功率譜的概念
　7．4．2 功率譜估計
　7．4．3 頻譜分析方法小結(jié)
第8章 阿侖(allan)方差分析
　8．1 功率譜的冪律模型
　8．1．1 連續(xù)時間白噪聲模型
　8．1．2 白噪聲的隨機微積分
　8．1．3 冪律譜模型
　8．2 頻率穩(wěn)定度測量和allan方差概念
　8．2．1 頻域測量間接法
　8．2．2 時域測量經(jīng)典方差法
　8．2．3 時域測量量allan方差法
　8．3 陀螺隨機漂移誤差的allan方差分析
　8．3．1 各種噪聲源及其allan方差
　8．3．2 allan方差分析方法
　8．3．3 allan方差分析舉例與應用
　8．3．4 各種數(shù)據(jù)分析方法比較
第9章 隨機系統(tǒng)的仿真與濾波
　9．1 連續(xù)時間隨機系統(tǒng)的離散化
　9．1．1 隨機系統(tǒng)的離散化方法
　9．1．2 幾種典型隨機過程的離散化分析
　9．2 白噪聲的觀測和采樣
　9．3 線性系統(tǒng)的kalman濾波
　9．3．1 最優(yōu)加權(quán)平均估計
　9．3．2 標量kalman濾波
　9．3．3 向量kalman濾波
　9．3．4 遺忘濾波
　9．3．5 仿真舉例
　9．4 自適應kalman濾波
　9．4．1 sage-husa自適應kalman濾波(shakf)
　9．4．2 指數(shù)漸消記憶shakf
　9．4．3 基于allan方差的量測噪聲方差自適應算法
　9．4．4 仿真舉例
　9．5 非線性系統(tǒng)的ekf濾波
　9．5．1 雅可比矩陣
　9．5．2 ekf濾波
　9．5．3 直接濾波與間接濾波
　9．5．4 仿真舉例
　9．6 非線性系統(tǒng)的ukf濾波
　9．6．1 蒙特卡洛仿真
　9．6．2 ut變換
　9．6．3 ukf濾波
第10章 慣性導航系統(tǒng)的標定技術(shù)
　10．1 直角坐標系、斜坐標系及相互投影變換關(guān)系
　10．1．1 簡單的二維平面情形
　10．1．2 三維空間情形
　10．2 陀螺和加速度計的標定模型
　10．2．1 加速度計線性標定模型
　10．2．2 加速度計二次非線性標定模型
　10．2．3 考慮失準角的加速度計標定模型
　10．2．4 考慮桿臂的加速度計標定模型
　10．2．5 考慮動態(tài)誤差的加速度計標定模型
　10．2．6 陀螺標定模型
　10．3 simu的實驗室標定方法
　10．3．1 simu的安裝
　10．3．2 標定與數(shù)據(jù)處理
　10．3．3 標定舉例
　10．4 利用低精度轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)simu的精確標定
　10．4．1 粗略標定及標定誤差模型
　10．4．2 標定誤差量測模型
　10．4．3 標定誤差分離過程
　10．4．4 陀螺常值漂移的精確標定
　10．4．5 幾點補充說明
　10．5 平臺慣導系統(tǒng)的自標定
　10．5．1 平臺慣導基本導航算法及靜基座誤差模型
　10．5．2 平臺調(diào)平原理與方位誤差角估計
　10．5．3 平臺慣導系統(tǒng)的自標定方法
　附錄a 諧波分析法
　附錄b f分布臨界值表
　附錄c 靜基座下指北方位慣導系統(tǒng)的誤差分析
　附錄d mstlab仿真程序
　附錄e 練習題
參考文獻









圖書封面






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