第1章 概述 1
1.1 基本概念 1
1.2 惯性导航的特点 2
1.3 惯性导航技术的发展史 2
1.4 惯性导航技术中的常用坐标系 9
1.4.1 惯性参考坐标系 9
1.4.2 地球坐标系 10
1.4.3 地理坐标系 10
1.4.4 地平坐标系 12
1.4.5 运载体坐标系 14
思考题 16
第2章 陀螺仪基本理论 18
2.1 陀螺仪的定义及分类 18
2.1.1 陀螺仪的定义 18
2.1.2 陀螺仪的分类 18
2.2 刚体转子陀螺仪的基本理论 19
2.2.1 刚体转子陀螺仪的原理结构 19
2.2.2 二自由度陀螺仪的运动现象 20
2.2.3 二自由度陀螺仪的基本特性 20
2.2.4 单自由度陀螺仪的基本特性 28
2.2.5 二自由度陀螺仪的运动方程 31
2.2.6 单自由度陀螺仪的运动方程 37
2.2.7 二自由度陀螺仪的基本运动特性分析 40
2.2.8 单自由度陀螺仪的基本运动特性分析 47
思考题 50
第3章 惯性仪表陀螺仪 52
3.1 典型刚体转子陀螺仪 52
3.1.1 三浮陀螺仪 52
3.1.2 静电陀螺仪 58
3.1.3 动力调谐陀螺仪 65
3.2 新型陀螺仪 71
3.2.1 光学陀螺仪 71
3.2.2 振动陀螺仪 82
3.2.3 原子陀螺仪 87
思考题 88
第4章 惯性仪表加速度计 90
4.1 加速度的测量原理 90
4.1.1 比力与比力方程 90
4.1.2 加速度计的基本结构 94
4.2 液浮摆式加速度计 97
4.2.1 液浮摆式加速度计的工作原理 97
4.2.2 浮子摆的静平衡问题 99
4.2.3 摆性ML的选择 101
4.3 挠性加速度计 102
4.3.1 挠性加速度计的结构组成和工作原理 102
4.3.2 石英挠性加速度计的结构组成和工作原理 104
4.4 硅微加速度计 107
4.5 振梁式加速度计 109
4.6 陀螺积分加速度计 111
4.6.1 陀螺积分加速度计的组成及工作原理 112
4.6.2 形成摆性mL的几种方法 114
思考题 114
第5章 惯性仪表误差建模及标定 115
5.1 基本概念 115
5.2 陀螺仪误差模型 115
5.2.1 单自由度陀螺仪的静态误差数学模型 115
5.2.2 单自由度陀螺仪的动态误差数学模型 118
5.3 加速度计误差模型 119
5.3.1 加速度计的静态误差数学模型 119
5.3.2 加速度计的动态误差数学模型 123
5.4 惯性仪表误差的标定测试 123
5.4.1 陀螺仪静态漂移误差系数标定 123
5.4.2 加速度计误差系数标定 126
思考题 126
第6章 捷联惯导系统 128
6.1 概述 128
6.2 基于四元数法的姿态更新 129
6.2.1 四元数的基本理论 129
6.2.2 基于四元数的姿态矩阵求解 132
6.3 捷联惯导系统的导航计算 136
6.3.1 捷联惯组输出误差模型 136
6.3.2 质心运动方程 139
思考题 140
第7章 陀螺稳定平台惯导系统 141
7.1 陀螺稳定平台组成及工作原理 143
7.1.1 基本组成 143
7.1.2 单轴陀螺稳定平台 147
7.1.3 三轴陀螺稳定平台 150
7.1.4 四环三轴陀螺稳定平台 152
7.2 平台式惯导系统的基本原理 156
7.2.1 惯导系统中的几个概念 159
7.2.2 指北方位惯导系统 171
7.2.3 自由方位惯导系统 174
7.2.4 游移方位惯导系统 179
7.2.5 解析式惯导系统 182
思考题 186
第8章 惯性导航在导弹武器上的应用 187
8.1 陀螺仪的应用 187
8.1.1 角位移的测量 187
8.1.2 角速度与角加速度的测量 196
8.2 加速度计的应用 203
8.3 平台式惯导系统的初始对准及误差分析 206
8.3.1 概述 206
8.3.2 静基座惯导系统误差方程 207
8.3.3 单回路的初始对准 208
8.4 捷联式惯导系统的初始对准及误差分析 215
8.5 惯性定位／定向系统 218
8.5.1 惯性定位定向系统 218
8.5.2 垂直陀螺仪 218
8.5.3 方向陀螺仪 219
8.5.4 陀螺寻北仪 219
8.5.5 惯性倾斜仪 220
附录 221
附录1 定点转动刚体角位置的表示方法 221
附录2 动量矩、动量矩定理及欧拉动力学方程 225
附录3 科里奥利加速度、绝对加速度与比力方程 232
附录4 地球参考椭球及地球重力场特性 236
附录5 二自由度陀螺仪的静态误差数学模型 242
参考文献 244