第1章 舰船导航系统概述 2
1.1 舰船导航历史与发展 2
1.1.1 舰船导航技术发展简要回顾 2
1.1.2 舰船导航发展基本方向 3
1.1.3 发展中的现代舰船系统 4
1.2 舰船导航系统分类 5
1.2.1 惯性类导航系统 5
1.2.2 无线电类导航系统 7
1.2.3 测天类导航系统 7
1.2.4 重磁类导航系统 8
1.2.5 测速和测深类导航系统 10
1.2.6 综合导航系统 11
1.2.7 其他类导航设备 12
第2章 舰船导航基础 14
2.1 坐标、方向和距离 14
2.1.1 地球的形状 14
2.1.2 地理坐标 16
2.1.3 航向与方位 21
2.1.4 速度与距离 24
2.2 坐标系及其转换 27
2.2.1 惯性坐标系 28
2.2.2 地球坐标系 29
2.2.3 地理坐标系 29
2.2.4 舰船坐标系 29
2.2.5 常用惯性导航坐标系 30
2.2.6 常用天文坐标系 30
2.2.7 地心坐标系和参心坐标系 33
2.2.8 坐标系转换 34
2.2.9 几种常用的坐标系 36
2.3 时间系统 37
2.3.1 世界时 38
2.3.2 历书时 39
2.3.3 原子时 39
2.3.4 协调世界时 40
第3章 传统舰船导航方法 41
3.1 船位推算 41
3.1.1 无风流情况下的船位推算 41
3.1.2 风、流中航行船位推算 43
3.1.3 船位推算误差分析 47
3.2 地文导航 51
3.2.1 船位线 51
3.2.2 位置线梯度及误差 52
3.2.3 陆测船位解算 55
3.3 天文导航 57
3.3.1 天文三角形及天文船位线 57
3.3.2 恒星视位置预报 59
3.3.3 天体真高度 61
3.3.4 船位定位计算方法 65
第4章 惯性导航 67
4.1 惯性器件 67
4.1.1 机械陀螺仪 68
4.1.2 光学陀螺仪 69
4.1.3 微机电陀螺仪 69
4.1.4 加速度计 70
4.2 惯性导航原理 71
4.2.1 平台式惯性导航系统 73
4.2.2 捷联式惯性导航系统 74
4.3 惯性导航系统误差 76
4.3.1 惯性导航系统的误差源 76
4.3.2 惯性导航系统的导航参数误差 77
4.3.3 惯性导航系统误差分析 79
4.4 惯性导航系统初始对准 83
4.4.1 自主对准 83
4.4.2 组合对准 85
4.4.3 传递对准 86
4.5 惯性导航系统综合校正 88
4.5.1 常值误差综合校正 88
4.5.2 采用组合导航方法的综合校正 90
4.6 惯性导航系统中的旋转调制 92
4.6.1 单轴旋转调制 93
4.6.2 双轴旋转调制 95
4.7 惯性导航系统标定 96
4.7.1 陀螺仪误差参数标定 97
4.7.2 加速度计参数标定 98
第5章 舰船无线电导航 100
5.1 无线电导航系统概述 100
5.1.1 无线电导航系统分类 100
5.1.2 无线电导航系统的基本测量方法 101
5.2 无线电传播基础 102
5.2.1 无线电波基础知识 103
5.2.2 无线电波的调制与发射 105
5.2.3 无线电波的接收 105
5.3 陆基无线电导航系统 105
5.3.1 陆基无线电测向 105
5.3.2 罗兰C系统及其误差 107
5.4 卫星导航 109
5.4.1 卫星定位基础 110
5.4.2 卫星定位基本方法 113
5.4.3 卫星定位误差 119
5.4.4 差分定位技术 121
5.4.5 卫星导航增强方法 125
5.5 北斗卫星导航系统 127
5.5.1 北斗一代卫星导航试验系统 127
5.5.2 北斗二代卫星导航系统 128
第6章 水声导航 132
6.1 水声导航概述 132
6.2 声波传播基础 133
6.2.1 声波的基本概念 133
6.2.2 声波的基本分类 133
6.2.3 声波的传播速度 134
6.2.4 海洋声信道 135
6.3 声学测速 135
6.3.1 多普勒测速 136
6.3.2 声相关测速 143
6.4 水声定位 147
6.4.1 长基线水声定位 147
6.4.2 短基线水声定位 149
6.4.3 超短基线水声定位 151
6.4.4 组合定位系统 153
6.5 声学测深 153
第7章 地磁导航 156
7.1 地球磁场 156
7.1.1 地磁要素与地磁图 156
7.1.2 地磁场组成及其解析模式 159
7.2 地磁敏感方法 162
7.2.1 磁罗经技术 162
7.2.2 磁通门技术 164
7.2.3 固态器件技术 165
7.2.4 直感式地磁导航系统的一般结构 167
7.3 船磁与自差分析 168
7.3.1 船磁产生的力与自差 168
7.3.2 指北力和自差力 172
7.3.3 自差公式 177
7.3.4 倾斜自差 178
7.3.5 自差随磁纬度的变化 180
7.4 地磁组合与匹配导航技术 180
7.4.1 GPS／地磁组合导航技术 180
7.4.2 水下地磁匹配导航技术 181
第8章 重力导航 184
8.1 重力场导航概述 184
8.2 地球重力场 185
8.2.1 重力加速度 185
8.2.2 重力梯度 187
8.3 重力场测量 190
8.3.1 卫星测高反演 190
8.3.2 航空测量延拓 194
8.3.3 海洋重力仪测量 199
8.4 重力场导航基本原理 202
8.4.1 基于重力场异常的匹配导航 202
8.4.2 基于重力梯度的匹配导航 209
8.4.3 多源重力数据融合 211
第9章 气象导航 215
9.1 气象导航概述 215
9.1.1 气象导航的概念 215
9.1.2 气象导航的类型 217
9.1.3 气象导航的发展 217
9.1.4 气象导航的效益 218
9.2 气象导航环境要素 220
9.2.1 影响航线选择的海洋环境要素 220
9.2.2 气象导航海洋环境要素获取 223
9.3 气象导航基本原理 231
9.3.1 船舶耐波性及失速 231
9.3.2 气象航线的设计原理及数学模型 238
9.3.3 气象导航工作程序 239
9.4 气象导航航线选择 244
9.4.1 气象导航航线类型 245
9.4.2 气象航线选择方法 246
9.4.3 船舶自行气象导航 250
第10章 组合导航及信息处理 254
10.1 组合导航系统基本原理 254
10.1.1 组合导航组成及原理 254
10.1.2 组合导航的基本类型 256
10.1.3 组合导航的数据处理 258
10.1.4 组合导航的工作模式 260
10.2 组合导航系统数据融合方法 261
10.2.1 估计理论基础 261
10.2.2 线性系统卡尔曼滤波 264
10.2.3 非线性滤波 272
10.3 组合导航系统设计和分析 280
10.3.1 惯性导航／卫星组合导航 280
10.3.2 船位推算／卫星组合导航 286
第11章 电子海图系统 289
11.1 电子海图系统概述 289
11.2 电子海图基础 290
11.2.1 电子海图相关技术术语 290
11.2.2 地图的投影与分类 291
11.2.3 海图比例尺和海图分类 293
11.2.4 电子海图的坐标变换 294
11.3 电子海图国际标准 297
11.3.1 标准化电子海图数据解析 297
11.3.2 电子海图内容和显示 305
11.4 电子海图系统组成 309
11.4.1 电子海图硬件框架结构 309
11.4.2 电子海图软件框架结构 309
11.5 电子海图集成技术 311
11.5.1 电子海图／雷达图像叠加技术 311
11.5.2 电子海图／AIS集成技术 316
11.5.3 电子海图／气象传真图叠加技术 318
第12章 舰船航路规划 322
12.1 海洋环境对舰船航路规划的影响 322
12.1.1 海洋地理环境对舰船航行的影响 322
12.1.2 海洋气象环境对舰船航行的影响 322
12.1.3 海洋水文环境对舰船航行的影响 323
12.2 舰船航路规划方法 324
12.2.1 舰船航路规划一般方法 324
12.2.2 舰船航路规划的一般程序 326
12.3 舰船航路规划算法及模型 328
12.3.1 舰船航路规划的常用算法 328
12.3.2 舰船航路规划模型 340
12.3.3 舰船航路规划辅助系统 348
参考文献 349