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第1章 引言 1

1.1 飞行器导航技术概况 1

1.2 惯性导航技术简介 2

1.3 卫星导航技术简介 3

1.4 其他导航技术简介 3

1.4.1 天文导航技术简介 4

1.4.2 无线电导航技术简介 5

1.4.3 景象匹配技术简介 8

1.4.4 脉冲星导航技术简介 11

1.5 组合导航滤波技术简介 12

1.6 本书的编排 13

第2章 飞行器动力学建模与分析方法 15

2.1 运动学和动力学基本方程 15

2.1.1 运动学基本方程 15

2.1.2 动力学基本方程 15

2.2 常用坐标系的定义和坐标系间的转换关系 16

2.2.1 坐标系的定义 17

2.2.2 坐标系间的转换关系 19

2.3 飞行器动力学方程组 21

2.3.1 飞行器受力分析 21

2.3.2 飞行器运动学方程 24

2.3.3 飞行器动力学方程 25

第3章 惯性导航技术 28

3.1 惯性导航原理 28

3.1.1 惯性导航解算原理 28

3.1.2 陀螺仪原理 31

3.1.3 加速度计原理 37

3.2 平台式惯性导航系统的力学编排 40

3.2.1 地理坐标系下系统的力学编排 41

3.2.2 发射惯性系下系统的力学编排 42

3.3 平台式惯性导航系统误差来源 43

3.4 平台式惯性导航系统的误差传播特性 44

3.4.1 地理坐标系下平台惯导误差传播特性 44

3.4.2 发射惯性系下平台惯导误差传播特性 48

3.5 捷联式惯性导航系统力学编排 49

3.5.1 地理坐标系捷联式惯性导航系统力学编排 49

3.5.2 发射惯性系下系统的力学编排 53

3.6 捷联式惯性导航系统误差来源 54

3.7 捷联式惯性导航系统误差传播特性 54

3.7.1 地理坐标系下系统的误差传播特性 54

3.7.2 发射惯性系下系统的误差传播特性 57

第4章 卫星导航技术 59

4.1 卫星导航原理 59

4.2 卫星导航解算方法 60

4.2.1 位置解算 61

4.2.2 速度解算 63

4.3 卫星导航误差来源分析 65

4.4 差分卫星导航原理 66

4.5 差分卫星导航解算方法 68

4.5.1 位置差分 68

4.5.2 测码伪距差分 69

4.5.3 相位平滑伪距差分 72

4.5.4 载波相位差分 74

4.6 卫星导航接收机几种常用的滤波模型 79

4.6.1 静止用户：P模型 79

4.6.2 低动态用户：PV模型 81

4.6.3 高动态用户：PVA模型 82

第5章 其他导航定位技术 83

5.1 天文导航技术 83

5.1.1 航天器基于轨道动力学方程的天文导航基本原理 83

5.1.2 航天器纯天文几何解析方法基本原理 84

5.2 多普勒雷达测速技术 85

5.2.1 多普勒雷达测速原理 85

5.2.2 多普勒雷达测速误差 89

5.3 激光测距仪 90

5.3.1 激光测距仪原理 90

5.3.2 相位△？的测定 92

5.3.3 激光测距仪的误差分析 93

5.4 景象匹配技术 94

5.4.1 景象匹配原理 94

5.4.2 景象匹配算法的四项基本要素 95

5.5 脉冲星导航技术 97

5.5.1 X射线脉冲星导航定位基本原理 97

5.5.2 X射线脉冲星导航定位基本要素 98

第6章 卡尔曼滤波理论 99

6.1 卡尔曼滤波算法 99

6.1.1 卡尔曼滤波问题 99

6.1.2 卡尔曼滤波方程 100

6.1.3 滤波初始条件 101

6.1.4 滤波发散现象与解决方法 102

6.1.5 卡尔曼滤波器总结 102

6.2 扩展卡尔曼滤波算法 103

6.2.1 系统模型 103

6.2.2 扩展卡尔曼滤波 104

6.3 无迹卡尔曼滤波算法 106

6.3.1 UT变换 106

6.3.2 UKF算法描述 107

6.4 平方根卡尔曼滤波算法 109

6.4.1 矩阵分解引理 110

6.4.2 平方根卡尔曼滤波器 110

第7章 粒子滤波理论 112

7.1 动态状态空间模型 112

7.2 贝叶斯估计理论 112

7.2.1 贝叶斯定理 113

7.2.2 贝叶斯信号处理方法 113

7.3 粒子滤波理论 114

7.3.1 蒙特卡洛信号处理方法 114

7.3.2 贝叶斯重要性采样 114

7.3.3 序贯重要性采样技术 115

7.3.4 粒子滤波算法 116

7.4 改进的粒子滤波算法 117

7.4.1 扩展卡尔曼粒子滤波（EPKF） 117

7.4.2 无味粒子滤波（UPF） 118

第8章 导航系统故障诊断方法 120

8.1 导航系统冗余技术 120

8.1.1 冗余技术的概念 120

8.1.2 冗余方案 121

8.1.3 冗余结构的分类 121

8.1.4 惯性元件冗余配置方案 123

8.1.5 最佳配置与可靠性 123

8.1.6 最佳配置与导航性能 127

8.2 导航系统直接故障诊断方法 129

8.2.1 惯性器件的硬故障检测——直接比较测量值法 129

8.2.2 主从冗余惯性导航系统方案设计 131

8.2.3 两套精度不同的惯性导航系统冗余设计 133

8.3 基于残差特性分析的故障诊断方法 134

8.3.1 惯性器件的软故障检测——广义似然比法 134

8.3.2 基于残差幅值检验的故障检测方法 141

8.3.3 基于残差方差匹配检验的故障检测方法 141

第9章 自适应滤波理论 143

9.1 自适应滤波概念 143

9.2 强跟踪滤波理论 144

9.2.1 卡尔曼滤波收敛性判据 144

9.2.2 渐消卡尔曼滤波 145

9.2.3 多重对称渐消容错滤波方法 145

9.2.4 强跟踪UKF 150

9.3 基于惯性导航参数误差状态可观测度分析的自适应调节滤波算法 151

第10章 信息融合理论 155

10.1 信息融合方法概述 155

10.1.1 信息融合概念及主要的信息融合方法 155

10.1.2 多传感器信息融合结构及层次 160

10.2 基于联邦滤波理论的信息融合方法 161

10.2.1 多传感器信息融合联邦滤波器设计理论 162

10.2.2 联邦滤波算法一般模型的实现 168

10.2.3 联邦滤波器的应用模型和容错模型 171

10.2.4 信息重叠式非等间隔联邦滤波 176

10.3 基于DBN理论的全局信息融合方法 180

10.3.1 基于DBN的多传感器信息融合理论 180

10.3.2 全局FDIR的实现策略 187

第11章 飞行器组合导航系统设计 192

11.1 飞行器组合导航状态向量选取与导航参数补偿 192

11.1.1 状态向量选取方式 192

11.1.2 导航参数补偿方式 196

11.2 GPS/SINS组合导航 198

11.2.1 GPS/SINS组合导航的分类 198

11.2.2 GPS/SINS组合导航状态方程 202

11.2.3 GPS/SINS组合导航观测方程 210

11.2.4 GPS/SINS组合导航相关的改进方法 212

11.3 GPS/CNS/SINS组合导航 216

11.3.1 GPS/CNS/SINS组合导航状态方程 217

11.3.2 GPS/CNS/SINS组合导航观测方程 218

第12章 惯性导航初始对准 220

12.1 概述 220

12.2 静基座自对准 222

12.2.1 平台式惯导系统静基座自对准 222

12.2.2 捷联式惯导系统静基座自对准 224

12.2.3 静基座初始自对准仿真 232

12.3 动基座传递对准 247

12.3.1 传递对准基本原理 247

12.3.2 地理坐标系下传递对准模型的建立 248

12.3.3 动基座传递对准仿真 257

第13章 飞行器动态导航系统的设计与实现 271

13.1 飞行器动态导航系统设计方法 271

13.2 飞行器动态导航仿真系统设计实践 273

参考文献 300

名词索引 311