●前言
章 緒論 1
1.1 慣性導航繫統與捷聯式慣性導航繫統 1
1.1.1 慣性導航繫統 1
1.1.2 捷聯式慣性導航繫統 2
1.2 慣性導航繫統的初始對準 3
1.2.1 初始對準問題的描述 3
1.2.2 初始對準方法的綜述 4
1.2.3 初始對準中基座運動的定義與分類 7
1.3 本章小結 7
第2章 SINS導航解算與誤差傳播規律 8
2.1 引言 8
2.2 地球描述與常用坐標繫的定義 8
2.3 SINS導航解算算法 10
2.3.1 SINS姿態更新 10
2.3.2 SINS速度更新 11
2.3.3 SINS位置更新 11
2.4 SINS誤差傳播方程 12
2.4.1 儀表誤差模型 12
2.4.2 姿態誤差方程 13
2.4.3 速度誤差方程 15
2.4.4 位置誤差 16
2.4.5 SINS常用誤差模型 16
2.5 靜止條件下的SINS誤差模型 17
2.5.1 誤差模型與誤差動態特性 17
2.5.2 繫統誤差時域解 20
2.6 本章小結 23
第3章 SINS初始對準的基本原理與方法 24
3.1 引言 24
3.2 初始對準的基本原理 24
3.2.1 姿態矩陣與失準角的描述 24
3.2.2 地球運動與初始對準的信息源 26
3.2.3 已對準設備與初始對準信息源 31
3.2.4 地磁場信息與初始對準信息源 32
3.3 初始對準的基本方法 33
3.3.1 數學解析法 33
3.3.2 反饋控制法 34
3.4 Kalman濾波理論與方法 35
3.4.1 Kalman濾波原理 35
3.4.2 非線性濾波器EKF 38
3.5 本章小結 40
第4章 基於雙矢量定姿的靜基座解析對準 41
4.1 引言 41
4.2 基於重力加速度與地球自轉的解析粗對準 41
4.2.1 雙矢量選擇 41
4.2.2 解析粗對準的精度分析 43
4.3 基於重力視加速度的解析對準 46
4.3.1 基於重力視加速度的解析對準原理 46
4.3.2 基於重力視加速度的解析對準精度分析 48
4.3.3 雙矢量定姿中矩陣病態性分析 51
4.3.4 兩種解析方法的比較分析 53
4.4 基於重力視加速度解析對準的改進 54
4.4.1 基於重力視速度的解析對準方法 54
4.4.2 基於參數辨識與視加速度重構的解析對準方法 55
4.4.3 基於重力視加速度解析對準方法改進前後的比較 58
4.5 無緯度條件下的基於重力視加速度解析對準方法 58
4.5.1 基於重力視加速度無緯度解析對準基本原理 58
4.5.2 基於重力視加速度無緯度解析對準算法 59
4.6 本章小結 61
第5章 基於多矢量定姿的動基座解析對準 63
5.1 引言 63
5.2 導航坐標繫速度輔助條件下的多矢量解析對準 63
5.2.1 運動基座條件下的比力方程與初始對準 63
5.2.2 數描述的多矢量定姿問題 66
5.2.3 Wahba問題求解 67
5.3 載體坐標繫速度輔助條件下的多矢量解析對準 69
5.4 本章小結 70
第6章 基於經典控制理論的羅經法對準 71
6.1 引言 71
6.2 靜基座條件下的羅經法對準 71
6.2.1 水平精對準 71
6.2.2 方位精對準 75
6.2.3 羅經法對準參數設置 78
6.3 運動基座條件下的羅經法對準 80
6.3.1 基於外部速度/位置輔助的行進間羅經對準設計 80
6.3.2 運載體機動與回路參數設計 81
6.4 基於存儲數據/回溯計算的羅經法對準 82
6.4.1 SINS數學平臺與數據回溯利用的原理 82
6.4.2 基於存儲數據/回溯計算的羅經法設計與實現 83
6.5 本章小結 86
第7章 基於現代控制理論的組合對準 88
7.1 引言 88
7.2 組合對準的原理與方案設計 88
7.2.1 組合對準的基本原理 88
7.2.2 組合對準中狀態量的選擇 89
7.2.3 組合對準過程校正方式的選擇 90
7.2.4 濾波參數的設計選擇 92
7.3 基於運載體零速約束的組合對準 92
7.3.1 基於比力匹配的組合對準 93
7.3.2 基於零速約束的組合對準 97
7.3.3 零速約束條件下的比力匹配與速度約束方案比較 102
7.4 基於外部線運動信息輔助的組合對準 102
7.4.1 基於導航坐標繫速度信息輔助的組合對準 102
7.4.2 基於位置信息輔助的組合對準 105
7.4.3 基於導航坐標繫速度+位置信息輔助的組合對準 108
7.4.4 基於載體坐標繫速度信息輔助的組合對準 109
7.5 組合對準與羅經法對準的比較分析 111
7.5.1 相似性分析 111
7.5.2 相異性分析 113
7.6 本章小結 113
第8章 組合對準中的可觀測性分析 114
8.1 引言 114
8.2 線運動匹配的組合對準中誤差解析條件分析 114
8.2.1 速度匹配基本原理 114
8.2.2 速度匹配中的各狀態量解析條件分析 115
8.2.3 基於速度匹配的組合對準問題再分析 119
8.3 本章小結 122
第9章 基於現代控制理論的傳遞對準 123
9.1 引言 123
9.2 傳遞對準的基本原理 123
9.2.1 傳遞對準中的時空一致性問題 123
9.2.2 傳遞對準的匹配模式與機理 124
9.3 主/子慣性導航繫統之間信息空間一致性問題建模 125
9.3.1 主/子慣性導航繫統之間安裝誤差問題 125
9.3.2 主/子慣性導航繫統之間準靜態撓曲變形 126
9.3.3 主/子慣性導航繫統之間高頻撓曲變形 126
9.3.4 主/子慣性導航繫統之間杆臂效應 128
9.4 測量參數匹配 129
9.4.1 加速度計測量參數匹配 129
9.4.2 陀螺儀測量參數匹配 136
9.4.3 加速度計/陀螺儀測量參數組合匹配 141
9.5 計算參數匹配 142
9.5.1 姿態匹配 142
9.5.2 速度匹配 148
9.5.3 位置匹配 148
9.5.4 速度+姿態匹配 149
9.6 組合參數匹配 151
9.7 艦載環境下基於速度+航向匹配的對準方案設計 152
9.7.1 問題分析 152
9.7.2 傳遞對準中的速度+航向對準方案 152
9.8 本章小結 155
0章 地磁場輔助解析對準 156
10.1 引言 156
10.2 地磁場輔助解析對準方法及分析 156
10.2.1 地磁場分布特點 156
10.2.2 地磁場輔助解析方位對準方法 156
10.2.3 地磁場輔助解析方位對準的精度分析 157
10.3 磁力計的誤差分析與標定補償 158
10.4 基於互補濾波方法的地磁場輔助解析對準 160
10.5 本章小結 160
參考文獻 161
內容簡介
慣性導航作為一類自航技術手段，在航空、航天、航海以及車輛導航領域有著重要的應用。初始對準技術一直是慣性導航的核心和關鍵技術之一，對準精度、對準速度以及方法的穩定性在很大程度上決定了導航繫統性能。《捷聯式慣性導航繫統初始對準理論與方法》繫統地闡述了捷聯式慣性導航初始對準的原理和方法，共分為10章，主要內容包括緒論、SINS導航解算與誤差傳播規律、初始對準的基本原理與方法、解析對準法、羅經法對準、組合對準、傳遞對準以及地磁場輔助解析對準等。
