第1章 概述 1
1.1 惯性导航 1
1.2 无陀螺惯性导航 2
1.3 本书内容简介 5
第2章 无陀螺惯性导航原理 7
2.1 加速度计工作原理 7
2.2 刚体运动模型 8
2.3 载体角速度解算 10
2.3.1 角加速度的解算 11
2.3.2 角速度平方的解算 11
2.3.3 角速度交叉乘积项的解算 12
2.3.4 其他组合方式的角速度解算 12
2.4 加速度计配置方案 12
2.4.1 经典6加速度计配置方案 13
2.4.2 典型的9加速度计配置方案 15
2.4.3 一种12加速度计的配置方案 17
2.5 GFIMU试验装置 19
第3章 无陀螺惯导初始对准 22
3.1 自主式初始对准 22
3.1.1 捷联惯导对准原理应用于无陀螺惯导的可行性分析 22
3.1.2 单轴旋转的自主式对准方法 26
3.1.3 初始对准精度分析 30
3.1.4 仿真 32
3.2 外部信息辅助无陀螺惯导初始对准 35
3.2.1 外部信息辅助初始对准模型 36
3.2.2 仿真 37
第4章 无陀螺惯导姿态解算 39
4.1 方向余弦法 39
4.2 欧拉角法 40
4.3 四元数法 42
4.3.1 旋转矢量与四元数 42
4.3.2 四元数与方向余弦矩阵 45
4.4 基于四元数的姿态解算算法 46
4.4.1 姿态解算算法设计 46
4.4.2 旋转矢量求解 48
4.4.3 更新四元数单位化 50
4.4.4 姿态角解算 50
4.4.5 划桨效应补偿 52
4.5 姿态解算精度分析 52
4.5.1 圆锥效应 53
4.5.2 四元数解算误差 54
4.6 试验 56
第5章 加速度计噪声特性分析与降噪方法 60
5.1 加速度计噪声特性分析及处理 61
5.1.1 加速度计噪声的直观分析 61
5.1.2 基于Allan方差的加速度计噪声分析 63
5.2 改进的自适应卡尔曼滤波降噪 66
5.2.1 基于新息的噪声自适应估计 67
5.2.2 滑动估计窗口宽度的优化 68
5.3 基于小波卡尔曼滤波降噪 69
5.3.1 观测噪声在线近似估计方法 69
5.3.2 非标准观测噪声条件下卡尔曼滤波基本方程的理论推导 70
5.4 试验 73
5.4.1 无陀螺惯导中加速度计降噪模型 73
5.4.2 基于新息自适应卡尔曼滤波器的加速度计降噪方法 73
5.4.3 小波卡尔曼滤波降噪方法 75
第6章 加速度计安装误差校准方法 78
6.1 加速度计安装误差的影响分析 78
6.2 加速度计安装误差校准原理 86
6.3 一种简化的安装误差校准方法 89
6.4 仿真 91
6.4.1 基于数字仿真的安装误差校准一般方法 91
6.4.2 基于数字仿真的安装误差校准简化方法 92
6.5 加速度计安装误差校准试验 95
6.6 加速度计安装误差补偿试验 97
6.6.1 加速度计输出误差确定 97
6.6.2 误差补偿 98
第7章 GPS与无陀螺惯导组合导航 101
7.1 引言 101
7.1.1 级联组合方式 101
7.1.2 松组合方式 102
7.1.3 紧组合方式 103
7.2 GPS／GFINS非线性组合模型 103
7.2.1 系统状态方程 103
7.2.2 系统观测方程 105
7.3 GPS／GFINS非线性组合滤波 106
7.3.1 EKF滤波算法 107
7.3.2 UKF滤波算法 108
7.3.3 PF滤波算法 110
7.3.4 基于PF算法的GPS／GFINS组合滤波器解算流程 116
7.4 GPS／GFIMU组合导航试验 118
附录A 圆锥效应计算 121
参考文献 128