导航原理

第1章 绪论 1
1.1 导航的概念 1
1.1.1 定义 1
1.1.2 对象 1
1.1.3 任务 2
1.2 导航的参量 2
1.2.1 时空参量 2
1.2.2 角度参量 3
1.2.3 距离参量 5
1.2.4 速度参量 6
1.3 位置线与位置面 6
1.3.1 等角位置线、位置面 6
1.3.2 等距位置线、位置面 7
1.3.3 等距差位置线、位置面 8
1.3.4 等距和位置线、位置面 8
1.3.5 位置线典型应用 9
1.4 导航的发展与运用 11
1.4.1 惯性导航 12
1.4.2 无线电导航 13
1.4.3 天文导航 14
1.4.4 其他导航 16
1.5 本书的结构 21
复习和作业题1 21
第2章 导航的数学基础 22
2.1 坐标及其变换 22
2.1.1 惯性坐标系 22
2.1.2 地球坐标系 23
2.1.3 运行体及平台坐标系 25
2.1.4 直角坐标系间的旋转
变换 27
2.1.5 极坐标系 28
2.2 运动状态描述 29
2.2.1 微分多项式模型 29
2.2.2 匀速运动模型 30
2.2.3 匀加速运动模型 31
2.2.4 其他运动模型 31
2.3 导航误差分析基础 32
2.3.1 标量描述 33
2.3.2 矢量描述 34
2.3.3 位置线误差及其特性 36
2.4 导航参量估计方法 38
2.4.1 非线性方程的线性化 38
2.4.2 *小二乘法 41
2.4.3 卡尔曼滤波 45
2.5 小结 48
复习和作业题2 48
第3章 导航的物理基础 50
3.1 导航信号 50
3.1.1 描述方法 50
3.1.2 伪随机序列 52
3.2 多普勒效应 54
3.2.1 收发一方运动的
多普勒效应 54
3.2.2 收发双方同时运动的多普勒
效应 55
3.2.3 多普勒效应在导航中的应用 56
3.3 无线电信号 56
3.3.1 信号特性 57
3.3.2 传播方式 58
3.3.3 信道特性分析 60
3.3.4 电波传播对无线电导航信号的
影响 62
3.3.5 场地环境对无线电导航信号的
影响 63
3.4 光场探测 68
3.4.1 光电探测系统 69
3.4.2 光接收机原理 70
3.5 陀螺仪与加速度计 73
3.5.1 力学基础 73
3.5.2 陀螺仪原理 75
3.5.3 加速度计原理 78
3.6 重力场基础 79
3.7 地磁场基础 80
3.8* 相对论影响 82
3.9 小结 85
复习和作业题3 85
第4章 导航测角原理 86
4.1 振幅式导航测角 87
4.1.1 振幅式无线电导航测角天线
方向图 87
4.1.2 振幅式无线电导航测角方法
分类 92
4.1.3 振幅式无线电导航测角误差
分析 96
4.1.4 振幅式光学测角 100
4.2 相位式导航测角 101
4.2.1 相位式无线电导航测角 101
4.2.2 相位式无线电导航测角误差
分析 105
4.3 时间式导航测角 107
4.3.1 时间式无线电导航测角 107
4.3.2 时间式无线电导航测角误差
分析 111
4.4 频率式导航测角 112
4.4.1 频率式无线电导航测角 112
4.4.2 偏流角测量的准确度分析 114
4.5 惯性力学测角 114
4.5.1 水平面内的陀螺寻北原理 114
4.5.2 非水平面内的陀螺寻北原理 116
4.5.3 陀螺寻北的误差分析 119
4.6 地磁感应测角 120
4.6.1 罗航向和罗差 120
4.6.2 地磁感应测角原理 121
4.7 小结 123
复习和作业题4 123
第5章 导航测距原理 125
5.1 测距概述 125
5.1.1 基本概念 125
5.1.2 测距分类 126
5.2 无线电导航测距 128
5.2.1 脉冲式测距 128
5.2.2 码相关测距 130
5.2.3 频率式测距 133
5.3 无线电导航测距差 142
5.3.1 脉冲式测距差 142
5.3.2 相位式测距差 143
5.3.3 脉冲/相位式测距差 144
5.3.4 多普勒积分测距差 144
5.4 光学导航测距 145
5.4.1 主动式测距 145
5.4.2 被动式测距 146
5.5 气压测高 147
5.5.1 飞行高度 147
5.5.2 气压高度表模型 148
5.5.3 气压高度表误差补偿 149
5.6 导航测距理论的发展 149
5.7 小结 150
复习和作业题5 150
第6章 导航测速原理 151
6.1 主动式导航测速 151
6.1.1 单波束多普勒测速 152
6.1.2 双波束多普勒测速 153
6.1.3 多波束多普勒测速 155
6.1.4 多普勒测速的准确度分析 157
6.1.5 声相关测速 159
6.2 被动式导航测速 160
6.2.1 惯性导航测速 160
6.2.2 卫星导航测速 161
6.2.3 电磁测速 163
6.2.4 航空动压测速 164
6.2.5 视频（觉）测速 168
6.3 小结 170
复习和作业题6 170
第7章 导航定位原理 171
7.1 几何式导航定位 171
7.1.1 几何式导航定位基础 172
7.1.2 测距导航定位 179
7.1.3 测距差导航定位 184
7.1.4 测向导航定位 186
7.1.5 复合式导航定位 190
7.2 推算导航定位 193
7.2.1 惯性推算导航定位 193
7.2.2 多普勒雷达推算导航定位 195
7.3 匹配导航定位 196
7.3.1 匹配导航定位基础 197
7.3.2 一维线匹配导航定位 202
7.3.3 二维面匹配导航定位 209
7.4 小结 210
复习和作业题7 211
第8章 多源组合导航原理 212
8.1 数据融合与组合导航 212
8.1.1 多传感器数据融合 212
8.1.2 组合导航的概念 213
8.2 组合导航的性能分析 213
8.2.1 一般结构 213
8.2.2 信息分配准则 214
8.2.3 精度分析 215
8.2.4 可靠性分析 216
8.3 组合导航应用形式 217
8.3.1 典型配置结构 217
8.3.2 性能分析 221
8.4 组合导航理论的发展 222
8.5 小结 223
复习和作业题8 223
第9章 飞行器导航控制应用 224
9.1 概述 224
9.2 飞行控制原理 226
9.2.1 飞行状态描述及其实时感知 226
9.2.2 飞行操纵方式 227
9.2.3 飞行控制方法 228
9.2.4 飞机姿态控制 230
9.2.5 飞行轨迹控制 232
9.3 导航控制系统应用 236
9.3.1 自动航线飞行控制 236
9.3.2 自动进近与着陆飞行控制 240
9.4 小结 249
复习和作业题9 249
附录a 导航术语中英对照表 250
附录b 随机过程与噪声 264
b.1 随机过程的统计描述 264
b.2 平稳随机过程 266
b.3 高斯随机过程 267
b.4 噪声 268
参考文献 270