Inertial Navigation Systems With Geodetic Applications pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Walter De Gruyter Inc

作者:Jekeli, Christopher

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:

价格:124

装帧:HRD

isbn号码:9783110159035

丛书系列:

图书标签:

• 惯性导航系统
• 大地测量学
• 导航
• 定位
• 姿态估计
• 误差分析
• 滤波算法
• 传感器
• Geodetic Applications
• INS

好的，以下是一本关于“惯性导航系统与大地测量学应用”的图书的详细内容简介，该简介将重点介绍该领域的核心概念、技术、挑战以及未来发展方向，力求详实且具有专业深度。 --- 《惯性导航系统与大地测量学应用：理论基础、关键技术与前沿探索》 内容概述 本书旨在全面、深入地探讨惯性导航系统（INS）在现代大地测量学与地球空间定位领域中的核心原理、关键技术及其广泛应用。惯性导航作为一种独立于外部信号（如GPS/GNSS）的自主定位、导航与定向技术，在诸多高精度、高可靠性要求的场景中扮演着不可或缺的角色。本书不仅系统梳理了惯性导航系统的基本理论框架，更着重于阐述如何将这些技术与大地测量学的严谨要求相结合，以应对复杂的地球物理环境和工程挑战。 全书结构清晰，内容覆盖从基础的误差理论到前沿的融合技术，面向对象包括地球物理学家、大地测量工程师、导航与控制领域的科研人员及研究生。 第一部分：惯性导航系统的基础理论与误差分析 本部分为全书的理论基石，详细介绍了惯性导航系统的核心组成、工作原理及其数学模型。 第一章：惯性导航系统概述 本章首先界定了惯性导航的概念及其在现代导航体系中的地位，区分了惯性测量单元（IMU）和惯性导航系统（INS）的差异。随后，对惯性导航的核心敏感元件进行了详尽的介绍，包括： 比力计（Accelerometers）：深入探讨了不同类型比力计（如挠性悬挂式、石英共振式、光纤陀螺（FOG）和激光陀螺（RLG）的原理、性能指标（如漂移率、零偏不稳定性、刻度因子误差）及其在不同应用场景下的适用性。 陀螺仪（Gyroscopes）：重点分析了陀螺仪的误差模型，包括随机误差（如角度随机游走、速率随机游走）和确定性误差（如轴位误差、偏差）。 第二章：导航坐标系与运动学转换 导航系统的核心在于准确地描述物体在地球参考系下的运动。本章详细阐述了导航坐标系的建立与选择，包括： 经典坐标系：地球固连坐标系（ECEF）、导航坐标系（ENU/NED）以及它们的相互转换关系。 高精度转换方法：详细推导了从载体坐标系到导航坐标系的微分方程，重点讨论了欧拉角序列和四元数在描述平台姿态方面的优缺点及应用条件。 第三章：惯性导航系统的误差模型与补偿 本章是理解INS系统精度的关键。我们对导航误差源进行了系统性的分类和建模： 随机误差模型：基于卡尔曼滤波理论，对陀螺仪和加速度计的噪声特性进行严格的数学描述（如Allan方差分析法）。 系统性误差与对准误差：分析了系统刻度因子误差、轴位对准误差对长期导航精度的影响，并探讨了初始对准（包括静基座对准、动基座对准）的误差传播规律。 地球物理效应校正：详细介绍了科里奥利力、离心力以及地球非正交性对导航计算的影响与精确补偿方法。 第二部分：大地测量学中的关键应用与高精度实现 本部分将惯性技术与大地测量学的严格要求相结合，探讨INS如何解决传统定位方法的局限性。 第四章：大地测量参考框架与INS集成 大地测量学依赖于精确的地球参考框架。本章探讨了INS如何与全球导航卫星系统（GNSS/GPS）以及其他大地测量数据源进行有效集成。 松耦合与紧耦合架构：详细分析了INS/GNSS融合系统的架构设计，包括状态向量的定义、量测模型和系统模型的构建。特别关注在GNSS信号丢失或受限环境下的航位推算（Dead Reckoning）能力。 大地水准面与重力场建模：讨论了高精度比力计在测量重力梯度和进行局部大地水准面确定中的潜力，以及如何利用这些数据来辅助INS系统的误差约束。 第五章：航空与海洋高精度定位 本书聚焦于惯导系统在复杂运动环境下的性能表现。 航空应用：重点分析了在飞机机动飞行中，INS如何维持高姿态精度，以及如何通过间歇性/周期性地影测量（如利用光纤陀螺的定向能力）来校正漂移。讨论了惯导辅助的绝对定位系统（ADS）技术。 海洋定位与水下导航：深入研究了水下环境对INS的影响，如声速剖面变化、海流扰动。重点讲解了多通道声学定位（USBL/LBL）与INS的集成，以及在水下自主航行器（AUV）中实现厘米级高精度相对定位的技术。 第六章：地面测量与移动测量系统（MMS） 在地面测绘领域，INS与激光雷达（LiDAR）和摄影测量技术的结合是当前的热点。 时间同步与标定：详细阐述了IMU/LiDAR/GNSS系统的时间同步技术（时钟同步误差分析）和空间外部标定（External Calibration）方法，确保系统整体的几何精度。 轨迹优化与后处理：介绍了基于全局优化算法（如最小二乘法）的INS/GNSS后处理技术（PP-INS），用于消除实时解算中累积的误差，达到厘米级甚至毫米级的地面点云定位精度。 第三部分：前沿技术与未来挑战 本部分展望了惯性导航技术在应对更严苛环境和追求更高性能方面的最新研究成果。 第七章：光纤陀螺与环形激光陀螺的新进展 聚焦于高性能传感器的发展趋势： 高精度FOG技术：分析了下一代光纤陀螺在偏置稳定性、抗振抗冲击方面的突破，及其在惯性基准站中的应用。 量子惯性技术：初步介绍了基于冷原子干涉和量子传感技术的惯性测量设备，探讨其理论精度极限和工程化前景。 第八章：非线性滤波与自适应控制 针对INS模型中的非线性问题和环境不确定性，本章探讨了高级估计方法： 扩展卡尔曼滤波（EKF）与无迹卡尔曼滤波（UKF）：对比了它们在处理INS非线性误差模型时的性能差异。 粒子滤波（PF）：在极端非线性或非高斯噪声环境下，粒子滤波作为一种非参数化工具的应用探讨。 自适应滤波：研究了系统如何根据外部环境变化（如剧烈振动、磁场干扰）自动调整噪声协方差矩阵，以优化滤波性能。 第九章：抗干扰与自主导航的未来 本章探讨了INS系统在面对现代导航挑战时的鲁棒性设计： 磁场敏感性与校正：详细分析了高精度IMU对环境磁场的敏感性，并介绍了多轴磁力计辅助的姿态辅助校正技术。 自主决策与深度学习：探索利用深度学习模型对INS历史误差数据进行建模和预测，以提升长期自主导航的可靠性，尤其是在复杂城市峡谷或深空任务中的应用潜力。 结论 本书通过严谨的理论推导和丰富的工程实例，构建了一座连接经典惯性导航理论与现代大地测量实践的桥梁。读者将获得对惯性系统误差敏感性、系统集成优化以及未来技术发展方向的深刻理解，为从事高精度自主定位、地球物理测量以及先进导航系统设计的人员提供坚实的理论支撑和实用的技术参考。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆