第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 水下导航定位技术 2
1.2.1 惯性导航 2
1.2.2 水声定位与导航 5
1.3 组合导航系统 6
1.3.1 INS／地形匹配组合导航 7
1.3.2 INS／地磁匹配组合导航 7
1.3.3 INS／重力匹配组合导航 8
1.3.4 静电陀螺监控导航 9
1.4 导航信息融合及滤波技术 10
1.4.1 卡尔曼滤波 11
1.4.2 非线性滤波 12
1.4.3 联邦卡尔曼滤波 14
参考文献 14
第2章 惯性导航系统 16
2.1 坐标系及坐标变换 16
2.1.1 坐标系定义 16
2.1.2 坐标变换矩阵 19
2.2 平台惯性导航系统 24
2.3 捷联惯性导航系统 27
2.3.1 四元数算法 30
2.3.2 等效旋转矢量算法 34
2.3.3 等效旋转矢量法圆锥误差补偿算法 41
2.3.4 速度更新算法 52
2.3.5 位置更新算法 68
参考文献 73
第3章 惯性导航系统的误差分析 74
3.1 惯性导航系统的基本方程 74
3.1.1 平台运动基本方程 74
3.1.2 速度基本方程 75
3.1.3 位置基本方程 77
3.2 惯性导航系统的误差方程 78
3.2.1 平台运动误差方程 78
3.2.2 速度误差方程 79
3.2.3 位置误差方程 80
3.3 误差的传播特性 81
3.3.1 特征方程式分析 81
3.3.2 误差分析 83
3.3.3 计算机模拟 96
参考文献 97
第4章 惯性导航系统的标定及初始对准 98
4.1 惯性单元标定技术 98
4.1.1 惯性器件误差源分析及数学模型 98
4.1.2 惯性测量单元误差模型 100
4.1.3 标定方案设计 100
4.2 平台惯性导航系统的静基座对准 107
4.2.1 指北方位惯性导航系统误差方程 107
4.2.2 单轴水平回路的初始对准 108
4.2.3 方位罗经对准原理及精度分析 113
4.3 捷联惯性导航系统的静基座对准 116
4.3.1 粗对准公式的推导 116
4.3.2 捷联系统静基座精对准的卡尔曼滤波方法 118
4.3.3 最优多位置对准技术 120
4.4 动基座对准 121
4.4.1 角速度匹配传递对准 122
4.4.2 速度匹配传递对准 124
4.4.3 姿态匹配传递对准 131
4.4.4 速度加姿态匹配传递对准 135
参考文献 139
第5章 组合导航与信息滤波 140
5.1 组合导航系统 140
5.1.1 组合导航的基本概念 140
5.1.2 以INS为主的组合导航系统 142
5.1.3 组合导航系统的估计理论 144
5.1.4 舰艇组合导航系统 146
5.2 卡尔曼滤波技术 149
5.2.1 离散型卡尔曼滤波器 149
5.2.2 卡尔曼滤波的意义 151
5.3 联邦卡尔曼滤波技术 154
5.4 非线性卡尔曼滤波技术 156
5.4.1 扩展卡尔曼滤波 156
5.4.2 无迹卡尔曼滤波 163
参考文献 168
第6章 水声定位与INS／速度匹配组合导航 170
6.1 水声定位系统 170
6.1.1 短基线水声定位 171
6.1.2 长基线水声定位 174
6.2 多普勒计程仪工作原理 178
6.3 INS／速度匹配组合系统误差模型 180
6.3.1 INS误差模型 180
6.3.2 多普勒计程仪误差模型 181
6.4 组合导航算法 184
参考文献 187
第7章 INS／地形匹配组合导航系统 188
7.1 地形辅助导航系统 188
7.2 水下地形测量系统 188
7.2.1 单波束测深系统 188
7.2.2 多波束测深系统 189
7.2.3 侧扫声纳系统 190
7.3 地形辅助导航系统的组成及工作原理 191
7.3.1 基本原理 191
7.3.2 系统组成 192
7.4 地形匹配算法 192
7.4.1 TERCOM算法 193
7.4.2 SITAN算法 196
7.4.3 ICP算法 199
参考文献 200
第8章 INS／地磁匹配组合导航系统 201
8.1 地磁敏感器件 201
8.1.1 磁罗经 201
8.1.2 磁通门 203
8.1.3 固态磁敏感器件 207
8.2 地磁匹配系统组成及工作原理 212
8.3 地磁匹配算法 213
8.3.1 基于相关分析的地磁匹配算法 213
8.3.2 基于等值线匹配的地磁匹配算法 215
8.4 组合导航系统仿真 222
参考文献 223
第9章 INS／重力匹配组合导航系统 224
9.1 重力仪 224
9.1.1 绝对重力仪 224
9.1.2 相对重力仪 228
9.2 重力梯度仪 236
9.2.1 发展背景及现状 236
9.2.2 工作原理 236
9.2.3 典型的重力梯度仪 239
9.2.4 新型的美国海军重力梯度仪 241
9.3 重力匹配算法 241
9.3.1 重力序列相关极值匹配的基本原理 241
9.3.2 基于ICCP的重力匹配算法 242
9.4 基于递推滤波技术的重力匹配算法 242
9.4.1 状态方程 243
9.4.2 量测方程 244
9.5 重力匹配组合导航系统仿真 248
参考文献 250
第10章 静电陀螺监控技术 251
10.1 静电陀螺监控技术 251
10.1.1 静电陀螺仪 251
10.1.2 空心转子静电陀螺仪 251
10.1.3 实心转子静电陀螺仪 253
10.1.4 两类静电陀螺仪技术比较 253
10.1.5 静电陀螺监控器的类型 254
10.1.6 静电陀螺监控器的用途 257
10.2 系统组成及工作原理 257
10.2.1 六常平架ESGM的主体结构 257
10.2.2 六常平架系统的工作原理 258
10.3 静电陀螺导航／监控器系统 260
10.3.1 SPN/GEANS和GEO/SPIN系统 261
10.3.2 静电陀螺导航仪（ESGN）系统 261
10.3.3 静电陀螺监控器（ESGM）系统 262
10.4 测量船静电陀螺监控器系统 263
10.4.1 系统组成 263
10.4.2 基本工作原理 264
参考文献 268