简明导航系统教程

目 录
第1章 绪论 1
1.1 导航与导航系统含义 1
1.2 导航系统分类 3
1.2.1 基于获取导航信息方式的分类情况 3
1.2.2 基于确定导航信息方式的分类情况 4
1.2.3 与应用对象有关的分类情况 4
1.3 导航系统发展与应用 5
1.3.1 惯性导航系统发展与应用 5
1.3.2 卫星导航系统发展与应用 7
1.3.3 其他新型导航系统发展 8
1.3.4 组合导航系统发展 10
1.4 导航系统性能评价指标 11
第2章 导航的基本知识 15
2.1 概述 15
2.2 地球的几何形状与重力场 15
2.2.1 地球的形状描述 15
2.2.2 垂线、纬度和高度定义 17
2.2.3 参考椭球的曲率半径 18
2.2.4 地球的重力场 23
2.3 导航中常用坐标系 24
2.4 地球导航定位方法 27
2.4.1 基于参考椭球的定位方法 27
2.4.2 定位参数间的变换 28
2.5 坐标变换 29
2.5.1 方位余弦构造法 29
2.5.2 欧拉角构造法 30
2.5.3 坐标系之间的变换 32
2.5.4 坐标变换矩阵微分方程 36
2.6 导航系统基本力学编排方程 40
练习题 42
第3章 平台惯性导航系统 43
3.1 概述 43
3.2 舒拉摆及其在惯导系统中的实现 43
3.3 惯性平台 45
3.3.1 单轴惯性平台 45
3.3.2 三环三轴惯性平台 48
3.3.3 四环三轴惯性平台 50
3.4 平台惯导标准力学编排 52
3.4.1 指北方位力学编排方程 52
3.4.2 游动方位力学编排 54
3.5 平台惯导垂直通道阻尼 58
练习题 61
第4章 惯性导航系统误差分析 63
4.1 概述 63
4.2 惯导系统误差方程 64
4.2.1 位置误差方程 64
4.2.2 速度误差方程 65
4.2.3 姿态误差方程 67
练习题 72
第5章 捷联惯性导航系统 73
5.1 概述 73
5.2 捷联惯性导航系统基本原理 74
5.2.1 捷联惯导系统指北方位力学编排方程 74
5.2.2 捷联惯导系统游动方位力学编排 76
5.2.3 平台惯导系统和捷联惯导系统的比较 77
5.3 捷联惯性导航系统姿态表示方法 78
5.3.1 四元数法 78
5.4 捷联惯性导航系统计算 86
练习题 97
第6章 捷联惯性导航系统的初始对准 99
6.1 概述 99
6.2 粗对准方法 99
6.3 卡尔曼滤波技术简介 102
6.4 精对准方法 104
练习题 107
第7章 卫星导航系统 109
7.1 概述 109
7.2 GPS的组成与特点 109
7.3 GPS的基本定位原理 112
7.3.1 伪码定位原理 112
7.3.2 差分GPS工作原理 114
7.3.3 载波相位测量原理 115
7.3.4 GPS定位算法 116
7.4 几何误差系数及*佳导航星选择方法 119
7.4.1 几何误差系数描述 119
7.4.2 *佳星座的选择 120
7.5 GPS误差分析和误差模型 121
练习题 125
第8章 组合导航系统 127
8.1 概述 127
8.2 GPS/INS组合导航系统 127
8.2.1 松散组合模式 128
8.2.2 紧密组合模式 129
8.2.3 不同组合模式综合比较与发展 130
8.2.4 组合卡尔曼滤波器 134
8.3 GPS/DRS组合导航定位系统实例 136
8.3.1 航迹推算系统简介 136
8.3.2 GPS/DRS组合导航定位系统结构 138
8.3.3 GPS/DRS组合导航定位系统误差分析 139
8.3.4 组合导航滤波器的设计与实现 142
8.3.5 GPS/DRS组合导航定位系统实验验证 146
8.4 MIMU/MR/GPS组合导航系统实例 149
8.4.1 MIMU/MR/GPS组合导航结构 149
8.4.2 MIMU/MR/GPS组合导航子滤波器设计 151
8.4.3 MIMU/MR/GPS组合导航系统动态测试 154
练习题 158
参考文献 159