舰船综合导航系统

目录 第1章 绪论 1 1.1 综合导航的产生 1 1.1.1 导航技术的发展历程 1 1.1.2 单一导航手段的局限性 3 1.1.3 高性能导航系统的需要 4 1.2 综合导航系统及其特点 5 1.2.1 综合导航的基本概念 5 1.2.2 综合导航系统的特点 5 1.3 综合导航系统的基本组成及基本功能 6 1.3.1 综合导航系统的基本组成 6 1.3.2 综合导航系统的基本功能 9 1.4 综合导航的发展 10 1.4.1 综合导航技术的发展 10 1.4.2 国内外舰船综合导航系统的发展 11 思考题 13 第2章 导航基础 14 2.1 地球和坐标系 14 2.1.1 地球的描述 14 2.1.2 导航常用坐标系 21 2.2 方向、速度和距离 23 2.2.1 航向和方位 23 2.2.2 速度和距离 25 2.3 时间系统 28 2.3.1 时间系统简介 28 2.3.2 常用时间系统 28 2.4 海图 30 2.4.1 海图投影方法 30 2.4.2 比例尺 32 2.4.3 海图分类 32 思考题 33 第3章 综合导航信息源 34 3.1 导航信息及信息源设备 34 3.2 惯性导航设备 35 3.2.1 陀螺罗经 35 3.2.2 惯性导航系统 37 3.3 计程仪和测深仪 42 3.3.1 计程仪 42 3.3.2 测深仪 44 3.4 无线电导航系统 45 3.4.1 常用无线电导航系统 45 3.4.2 罗兰C系统 45 3.4.3 导航雷达与自动雷达标绘仪 47 3.4.4 自动识别系统 49 3.5 卫星导航系统 50 3.5.1 GPS全球卫星定位系统 50 3.5.2 北斗卫星导航系统 52 3.6 气象导航设备 56 3.6.1 气象仪 56 3.6.2 气象传真机 58 3.7 天文导航原理及设备 59 3.7.1 天文导航原理 59 3.7.2 天文导航设备 62 思考题 63 第4章 综合导航系统接口 64 4.1 数字接口 64 4.1.1 串行接口 64 4.1.2 CAN总线 68 4.1.3 以太网 72 4.2 自整角机/旋转变压器 75 4.2.1 自整角机 75 4.2.2 旋转变压器 76 4.2.3 自整角机/旋转变压器轴角-数字转换 77 思考题 78 第5章 综合导航信息处理技术 80 5.1 综合导航信息预处理 80 5.1.1 野值剔除 80 5.1.2 时间同步 82 5.1.3 空间基准统一 83 5.2 估计理论与信息融合 84 5.2.1 *优估计 84 5.2.2 高斯滤波 85 5.2.3 多源信息融合 87 5.3 线性卡尔曼滤波器设计 88 5.3.1 动态系统线性模型 88 5.3.2 卡尔曼滤波方程 90 5.3.3 卡尔曼滤波算例 93 5.3.4 实用卡尔曼滤波技术 96 5.4 非线性卡尔曼滤波 97 5.4.1 非线性滤波简介 97 5.4.2 扩展卡尔曼滤波 98 5.4.3 无迹卡尔曼滤波 102 5.4.4 滤波实例 103 5.5 容错导航与联邦卡尔曼滤波 104 5.5.1 故障诊断和容错设计 104 5.5.2 联邦卡尔曼滤波 106 5.5.3 综合导航系统容错设计实例 109 5.6 导航系统性能评估 111 5.6.1 导航系统性能参数 111 5.6.2 导航参数精度评估 113 思考题 115 第6章 舰船组合导航模式 116开 6.1 组合导航基本模式 116开 6.2 舰船动态系统模型及滤波参数设计 118 6.3 基于船位推算的组合模式 122 6.3.1 船位推算系统模型 122 6.3.2 船位推算/罗兰C组合 127 6.3.3 船位推算/GPS组合 132 6.4 惯性基组合导航系统的组合模式 135 6.4.1 惯性导航系统组合校正 135 6.4.2 惯性导航/卫星导航组合 137 6.4.3 惯性导航/天文导航组合 139 6.4.4 惯性导航/多普勒计程仪组合 140 6.4.5 惯性导航/静电陀螺监控器组合 140 6.5 舰船组合导航模式实例 141 6.5.1 系统简介 141 6.5.2 数据融合与组合模式 142 思考题 143 第7章 惯性基组合导航滤波 144 7.1 姿态表达 144 7.1.1 欧拉角 144 7.1.2 四元数 146 7.1.3 罗德里格斯参数族 150 7.2 平台惯性基组合导航滤波 153 7.2.1 平台惯性导航/GPS组合系统模型 153 7.2.2 滤波实例 157 7.3 捷联惯性基组合导航滤波 158 7.3.1 捷联惯性导航方程 159 7.3.2 捷联惯性基组合导航滤波 16开2 7.3.3 捷联惯性导航/GPS滤波实例 16开9 思考题 172 第8章 综合船桥系统与航海作业设备 173 8.1 综合船桥系统 173 8.1.1 综合船桥系统的产生与发展 173 8.1.2 综合船桥系统的组成 176 8.1.3 综合船桥系统的主要功能 177 8.1.4 综合船桥系统的关键技术 178 8.2 电子海图显示与信息系统 180 8.2.1 基本概念 180 8.2.2 电子海图显示与信息系统的国际标准 181 8.2.3 电子海图 185 8.2.4 电子海图应用系统 187 8.3 航迹仪 191 思考题 192 第9章 综合导航中的航海计算 193 9.1 船位推算 193 9.1.1 不计风、流的计算航法 193 9.1.2 风、流中的航迹绘算 195 9.1.3 船位推算误差 196 9.2 地文定位 197 9.2.1 方位定位 197 9.2.2 三标两角定位 199 9.2.3 距离定位 200 9.2.4 一方位一距离定位 201 思考题 202 参考文献 203 附录A 主要缩略词 205 附录B 滤波仿真实例程序 206 B1 雷达测距卡尔曼滤波程序 206 B2 SINS/GPS组合导航MEKF滤波程序 207