第1章 绪论 1
1.1 海上测控对船姿船位和船体变形测量需求 1
1.1.1 船姿船位测量元素 1
1.1.2 船体变形测量元素 4
1.1.3 航天测量船对船姿船位系统的精度要求 5
1.2 船姿船位系统概述 7
1.2.1 船姿船位测量相关技术 7
1.2.2 船姿船位系统的基本组成 10
1.2.3 船姿船位系统的发展过程 11
第2章 惯性导航技术 16
2.1 概述 16
2.1.1 惯性导航技术的发展简史 16
2.1.2 惯性导航技术现状 17
2.1.3 我国惯性导航技术的发展水平 18
2.1.4 惯性导航技术发展趋势 19
2.2 惯性导航基本工作原理 21
2.2.1 惯性导航简化原理 21
2.2.2 实现惯性导航的技术关键 22
2.2.3 惯性导航系统的类型 24
2.2.4 固定方位半解析式惯性导航系统基本原理 25
2.3 航天测量船惯性导航系统 31
2.3.1 惯性平台 31
2.3.2 电子机柜 37
2.3.3 显示控制台 46
2.4 无阻尼惯性导航系统分析 48
2.4.1 惯性平台各环节的传递函数 48
2.4.2 舒勒调整条件的应用 54
2.4.3 无阻尼惯性导航系统方程 60
2.5 外水平阻尼惯性导航系统 67
2.5.1 内水平阻尼 68
2.5.2 外水平阻尼惯性导航系统 72
2.6 惯性导航系统的初始校准 75
2.6.1 初始校准的原理 75
2.6.2 平台姿态粗校准 77
2.6.3 水平精校准 78
2.6.4 方位精校准 81
2.7 惯性导航系统的综合校准 83
2.7.1 OEPQ坐标系和ψ误差方程 83
2.7.2 两点校方案 87
2.7.3 三点校方案 92
第3章 组合导航技术 101
3.1 概述 101
3.2 计程仪测速系统 104
3.3 卫星导航定位系统 106
3.3.1 GPS 106
3.3.2 GLONASS 116
3.4 天文导航 118
3.4.1 天文导航的常用天球坐标系 118
3.4.2 天文导航的计算方法 121
3.4.3 天文导航在航天测量船的应用模式 128
3.5 光学经纬仪 128
3.5.1 标校经纬仪的系统组成 129
3.5.2 标校经纬仪的主体结构和总体布局 130
3.5.3 标校经纬仪的接口关系 132
3.6 经纬仪测星校航向精度分析 133
3.6.1 经纬仪测星校航向的数学模型 133
3.6.2 经纬仪测星校航向的误差分析 136
第4章 船体变形测量技术 139
4.1 概述 139
4.1.1 船体变形角的定义 139
4.1.2 变形测量设备的布局 139
4.2 变形测量方法和基本原理 141
4.2.1 变形光电测量的基本原理 141
4.2.2 挠曲变形测量和扭曲变形测量 143
4.2.3 变形大钢管的安装措施 144
4.3 变形测量设备组成 146
4.3.1 机械部分 146
4.3.2 光电测量部分 147
4.3.3 光电转换和数据采集部分 148
4.4 变形测量数据的使用 152
4.4.1 变形角及正负号规定 152
4.4.2 欧拉角与坐标变换 153
4.4.3 变形角与欧拉角的关系 155
4.5 船体变形测量误差分析 158
第5章 船姿船位系统误差控制技术 161
5.1 船姿船位系统误差影响分析 161
5.1.1 对引导数据的影响 161
5.1.2 对外测精度的影响 162
5.2 影响船姿船位精度的主要因素 163
5.2.1 影响船位精度的因素 163
5.2.2 影响姿态角精度的因素 165
5.2.3 船体变形影响因素及船舶压载调整 168
5.3 船姿船位系统的误差控制 170
5.3.1 航天测量船惯性导航的使用特点 170
5.3.2 惯性导航海上启动的保障条件和对准精度 171
5.3.3 陀螺漂移逐次启动误差和稳定时间 173
5.3.4 陀螺漂移的航向效应 173
5.3.5 船舶机动对惯导系统的影响 174
5.3.6 惯性导航校准流程安排和航行保障条件 176
第6章 新技术在船姿船位测量中的应用 179
6.1 信息融合技术 179
6.1.1 概述 179
6.1.2 联邦卡尔曼滤波理论 184
6.1.3 信息融合技术在船姿船位测量中的应用 198
6.2 GPS测姿技术 202
6.2.1 GPS测姿的基本原理 202
6.2.2 GPS测姿技术现状与发展方向 207
6.2.3 工程应用可行性分析 209
6.2.4 GPS测姿技术在测量船的应用 211
6.3 静电陀螺监控器技术 214
6.3.1 静电陀螺仪 214
6.3.2 静电陀螺导航/监控器系统 219
6.3.3 测量船静电陀螺监控器系统简介 223
第7章 惯性导航设备精度鉴定 231
7.1 保障条件 231
7.1.1 惯性导航设备工作环境 231
7.1.2 精度鉴定设备 232
7.1.3 对系统外部信息的要求 232
7.1.4 船舶航行工况要求 232
7.2 试验项目及方法 234
7.2.1 系泊状态的精度鉴定试验 234
7.2.2 码头启动方式的动态精度鉴定试验 238
7.2.3 海上启动方式的动态精度鉴定试验 238
7.2.4 赤道海区系统性能试验 240
7.3 精度评定方法 242
7.3.1 位置精度评定方法 243
7.3.2 姿态角精度评定方法 244
7.3.3 速度精度评定方法 244
参考文献 246