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捷聯慣導演算法與組合導航原理(第2版航空航天與航海科學技術高等學校規劃教材)

  • 作者:編者:嚴恭敏//翁浚|責編:李阿盟//劉敏
  • 出版社:西北工大
  • ISBN:9787561288245
  • 出版日期:2023/07/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:367
人民幣:RMB 88 元      售價:
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內容大鋼
    本書是作者在總結多年研究生課程「卡爾曼(Kalman)濾波與組合導航原理」的教學經驗,吸收十余年從事慣性導航與組合導航技術研究的科研成果,以及參閱國內外大量文獻資料的基礎上編寫而成的,注重基礎理論與工程實踐相結合,實用性與可操作性強。全書共9章,主要包括捷聯慣導演算法及其誤差分析、地球重力場基礎、Kalman濾波基本原理、初始對準與組合導航技術、捷聯慣導與組合導航模擬等內容。書中附有豐富的MATLAB模擬程序可供讀者參考,還有練習題可供讀者拓展學習或練習使用。
    本書可作為高等學校導航制導與控制、儀器儀錶等相關專業的高年級本科生、研究生的教學用書和參考書,也可供從事相關專業的科研和工程技術人員閱讀參考。

作者介紹
編者:嚴恭敏//翁浚|責編:李阿盟//劉敏

目錄
第1章  概述
  1.1  捷聯慣導演算法簡介
  1.2  Kalman濾波與組合導航原理簡介
第2章  捷聯慣導姿態解算基礎
  2.1  反對稱陣及其矩陣指數函數
    2.1.1  反對稱陣
    2.1.2  反對稱陣的矩陣指數函數
  2.2  方向餘弦陣與等效旋轉矢量
    2.2.1  方向餘弦陣
    2.2.2  等效旋轉矢量
  2.3  方向餘弦陣微分方程及其求解
    2.3.1  方向餘弦陣微分方程
    2.3.2  方向餘弦陣微分方程的求解
  2.4  姿態更新的四元數表示
    2.4.1  四元數的基本概念
    2.4.2  四元數微分方程
    2.4.3  四元數微分方程的求解
  2.5  等效旋轉矢量微分方程及其泰勒級數解
    2.5.1  等效旋轉矢量微分方程
    2.5.2  等效旋轉矢量微分方程的泰勒級數解
  2.6  圓錐運動條件下的等效旋轉矢量演算法
    2.6.1  圓錐運動的描述
    2.6.2  圓錐誤差補償多子樣演算法
  2.7  多項式角運動條件下的等效旋轉矢量高階演算法與精確數值解法
    2.7.1  角運動的多項式描述
    2.7.2  等效旋轉矢量的高階誤差補償演算法
    2.7.3  等效旋轉矢量的迭代求解
第3章  地球形狀與重力場基礎
  3.1  地球的形狀描述
    3.1.1  地球旋轉橢球體的基本概念
    3.1.2  子午圈橢圓與緯度的計算
    3.1.3  旋轉橢球表面的曲率半徑
    3.1.4  大地坐標與位置矩陣
    3.1.5  大地坐標與地心直角坐標轉換
  3.2  地球的正常重力場
    3.2.1  圓球假設下的地球重力
    3.2.2  旋轉橢球假設下的地球重力
    3.2.3  重力與高度的關係
  3.3  地球重力場的球諧函數模型
    3.3.1  球諧函數的基本概念
    3.3.2  引力位函數
    3.3.3  重力位及重力計算
第4章  捷聯慣導更新演算法及誤差分析
  4.1  捷聯慣導數值更新演算法
    4.1.1  常用坐標系的定義
    4.1.2  姿態更新演算法
    4.1.3  比力方程、速度更新與划槳誤差補償演算法
    4.1.4  位置更新演算法
  4.2  捷聯慣導誤差方程
    4.2.1  慣性感測器測量誤差模型

    4.2.2  姿態誤差方程
    4.2.3  速度誤差方程
    4.2.4  位置誤差方程
    4.2.5  誤差方程的整理
  4.3  靜基座誤差特性分析
    4.3.1  靜基座誤差方程
    4.3.2  高度通道
    4.3.3  水平通道
    4.3.4  水平通道的簡化
    4.3.5  水平通道誤差特性模擬
第5章  最優估計與Kalman濾波基本原理
  5.1  幾種最優估計方法
    5.1.1  隨機向量的概率密度函數
    5.1.2  最優估計的基本概念
    5.1.3  最小方差估計和線性最小方差估計
    5.1.4  極大似然估計
    5.1.5  極大驗后估計
    5.1.6  最小二乘估計
    5.1.7  貝葉斯估計
    5.1.8  維納濾波
  5.2  遞推最小二乘估計
  5.3  Kalman濾波方程的推導
    5.3.1  隨機系統狀態空間模型
    5.3.2  濾波方程的推導
    5.3.3  Kalman濾波的幾何解釋
    5.3.4  濾波流程框圖與濾波初值的選擇
    5.3.5  帶確定性輸入時的濾波方程
    5.3.6  Kalman濾波舉例
  5.4  連續時間隨機系統的離散化與連續時間Kalman濾波
    5.4.1  系統方程的離散化
    5.4.2  量測方程的離散化
    5.4.3  連續時間Kalman濾波方程
第6章  Kalman濾波的一些技術處理方法
  6.1  雜訊相關條件下的Kalman濾波
    6.1.1  系統雜訊與量測雜訊相關
    6.1.2  系統雜訊為有色雜訊
    6.1.3  量測雜訊為有色雜訊
  6.2  序貫濾波
  6.3  信息濾波與信息融合
    6.3.1  信息濾波
    6.3.2  信息融合
  6.4  平方根濾波與UD分解濾波
    6.4.1  Potter平方根濾波
    6.4.2  奇異值分解濾波
    6.4.3  平方根信息濾波
    6.4.4  UD分解濾波
  6.5  遺忘濾波
  6.6  自適應濾波
    6.6.1  Sage-Husa量測方差自適應濾波
    6.6.2  軟卡方檢驗自適應濾波

  6.7  量測故障檢測與強跟蹤濾波
    6.7.1  量測故障的檢測與隔離
    6.7.2  量測方差自適應濾波
    6.7.3  單重漸消因子自適應濾波
    6.7.4  多重漸消因子自適應濾波
    6.7.5  基於序貫演算法的多重漸消因子自適應濾波
  6.8  最優平滑演算法
  6.9  聯邦濾波
    6.9.1  從序貫濾波到分散濾波
    6.9.2  聯邦濾波
  6.10  隨機系統的可控性、可觀性與濾波器的穩定性分析
    6.10.1  隨機可控性與隨機可觀性
    6.10.2  濾波器的穩定性分析
  6.11  狀態估計的誤差分配與可觀測度分析
    6.11.1  誤差分配基本原理
    6.11.2  可觀測度分析
第7章  非線性濾波方法
  7.1  擴展Kalman濾波
    7.1.1  向量函數的泰勒級數展開
    7.1.2  EKF濾波
    7.1.3  二階濾波
    7.1.4  迭代濾波
  7.2  差分Kalman濾波
    7.2.1  基於中心差分的一、二階矩傳播
    7.2.2  三種差分Kalman濾波演算法
  7.3  Gauss-Hermite求積Kalman濾波
    7.3.1  非線性概率傳播的Gauss-Hermite求積演算法
    7.3.2  GHQKF濾波
  7.4  容積Kalman濾波
    7.4.1  球面-徑向積分準則
    7.4.2  CKF濾波
    7.4.3  UKF濾波
    7.4.4  平方根UKF濾波(SRUKF)
  7.5  間接濾波方法與濾波校正
  7.6  非線性濾波舉例
    7.6.1  豎直落體建模
    7.6.2  運動軌跡模擬
    7.6.3  濾波模擬程序
    7.6.4  濾波結果與分析
第8章  初始對準與組合導航技術
  8.1  捷聯慣導粗對準
    8.1.1  矢量定姿原理
    8.1.2  解析粗對準方法及其誤差分析
    8.1.3  間接粗對準方法
  8.2  捷聯慣導精對準
    8.2.1  精對準速度誤差建模
    8.2.2  Kalman濾波精對準
    8.2.3  雙位置對準
    8.2.4  參數辨識精對準
  8.3  慣性/衛星組合導航

    8.3.1  空間桿臂誤差
    8.3.2  時間不同步誤差
    8.3.3  狀態空間模型
  8.4  傳遞對準技術
  8.5  車載慣性導航技術
    8.5.1  航位推算演算法
    8.5.2  航位推算誤差分析
    8.5.3  慣性/里程儀組合
    8.5.4  車載運動學輔助慣性導航方法
    8.5.5  車載零速修正技術
  8.6  低成本姿態航向參考系統
    8.6.1  簡化的慣導演算法及誤差方程
    8.6.2  地磁場測量及誤差方程
    8.6.3  低成本組合導航系統模型
    8.6.4  低成本慣導的姿態初始化
    8.6.5  捷聯式地平儀的工作原理
第9章  捷聯慣導與組合導航模擬
  9.1  飛行軌跡和慣性感測器數據模擬
    9.1.1  飛行軌跡設計
    9.1.2  捷聯慣導反演演算法
    9.1.3  模擬程序
  9.2  捷聯慣導演算法模擬
    9.2.1  MATLAB子函數
    9.2.2  捷聯慣導演算法模擬主程序
  9.3  慣性/衛星組合導航模擬
    9.3.1  MATLAB子函數
    9.3.2  組合導航模擬主程序
附錄
  附錄A 一些重要的三維矢量運算關係
  附錄B 運載體姿態的歐拉角與羅德里格參數描述
  附錄C 姿態更新的畢卡演算法、龍格-庫塔演算法及精確數值解法
  附錄D 從非直角坐標繫到直角坐標系的矩陣變換
  附錄E 估計量的評價準則
  附錄F 矩陣求逆引理
  附錄G Kalman濾波方程的遞推貝葉斯推導
  附錄H 幾種矩陣分解方法(QR、Cholesky、秩-1更新與UD)
  附錄I 方差陣上界的證明
  附錄J 線性系統基本理論
  附錄K 二階濾波中的引理證明
  附錄L 高斯求積方法
  附錄M UT變換的直觀推導
  附錄N 三階非奇異方陣的奇異值分解
  附錄O MATLAB模擬程序
練習題
參考文獻

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