123,123

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)是作者團(tuán)隊(duì)在高超聲速飛行器組合導(dǎo)航科研實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)表的相關(guān)論文和申請(qǐng)的專(zhuān)利完成的。本書(shū)以高超聲速助推-滑翔飛行器為研究對(duì)象，介紹了其慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航技術(shù)。全書(shū)共 8 章，包括高超聲速飛行器及導(dǎo)航系統(tǒng)綜述、導(dǎo)航算法基礎(chǔ)、臨近空間飛行器正常重力模型、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)慣系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法、發(fā)射系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法、高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)半實(shí)物仿真等內(nèi)容。本書(shū)可作為高等院校導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、飛行器控制與信息工程、儀器儀表及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生的教學(xué)用書(shū)和參考書(shū)，也可供從事相關(guān)專(zhuān)業(yè)的科研和工作人員閱讀參考。

作者簡(jiǎn)介

　　陳凱，副教授，碩士生導(dǎo)師。主持國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“XX驗(yàn)證機(jī)飛控系統(tǒng)研究”、“XX-2驗(yàn)證機(jī)飛控系統(tǒng)研制”，負(fù)責(zé)衛(wèi)星/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)，參加國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“×高超聲速飛行器飛控系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)衛(wèi)星/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)，參加裝發(fā)“×超音速大機(jī)動(dòng)靶標(biāo)”，負(fù)責(zé)衛(wèi)星/慣性組合導(dǎo)航系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)，參加海軍“×中高空靶標(biāo)”，負(fù)責(zé)SINS/GNSS算法設(shè)計(jì)，參加自研“×戰(zhàn)術(shù)靶標(biāo)”，負(fù)責(zé)SINS/GNSS算法設(shè)計(jì)。主持航天科學(xué)技術(shù)基金：高超聲速助推-滑翔飛行器捷聯(lián)慣導(dǎo)算法設(shè)計(jì)，主持航天科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目：×多表冗余激光慣組故障檢測(cè)與診斷技術(shù)，主持航天支撐技術(shù)基金：×長(zhǎng)航時(shí)慣性/多天文組合導(dǎo)航技術(shù)研究，主持航天支撐技術(shù)基金：×高精度智能容錯(cuò)組合導(dǎo)航算法研究，主持航空科學(xué)基金：×長(zhǎng)航時(shí)高動(dòng)態(tài)飛行器自主容錯(cuò)組合導(dǎo)航研究。出版專(zhuān)著3本，受理的相關(guān)專(zhuān)利4項(xiàng)，受理的美國(guó)專(zhuān)利1項(xiàng)，授權(quán)的相關(guān)專(zhuān)利1項(xiàng) 。

圖書(shū)目錄

目錄

第1章高超聲速飛行器及導(dǎo)航系統(tǒng)綜述1
1.1高超聲速飛行器綜述1
1.1.1美國(guó)高超聲速飛行器綜述2
1.1.2俄羅斯高超聲速飛行器綜述5
1.1.3中國(guó)高超聲速飛行器綜述6
1.1.4其他國(guó)家高超聲速飛行器綜述7
1.2高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)綜述8
1.2.1高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)特點(diǎn)8
1.2.2高超聲速飛行器導(dǎo)航特點(diǎn)分析11
1.3本書(shū)目的12
第2章導(dǎo)航算法基礎(chǔ)13
2.1導(dǎo)航算法中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)13
2.1.1矢量13
2.1.2矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換13
2.1.3角速度矢量14
2.1.4反對(duì)稱(chēng)矩陣14
2.1.5角速度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換15
2.1.6矢量和反對(duì)稱(chēng)矩陣的基本運(yùn)算法則15
2.1.7小二乘法15
2.1.8非線(xiàn)性方程的線(xiàn)性化15
2.2坐標(biāo)系16
2.2.1地心慣性坐標(biāo)系16
2.2.2地心地固坐標(biāo)系17
2.2.3載體坐標(biāo)系17
2.2.4發(fā)射坐標(biāo)系18
2.2.5發(fā)射慣性坐標(biāo)系18
2.2.6發(fā)射地心慣性坐標(biāo)系19
2.2.7當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系19
2.3坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換20
2.3.1歐拉角與轉(zhuǎn)換矩陣20
2.3.2地心慣性坐標(biāo)系與地心地固坐標(biāo)系24
2.3.3發(fā)射坐標(biāo)系與地心地固坐標(biāo)系24
2.3.4地心慣性坐標(biāo)系與發(fā)射坐標(biāo)系24
2.3.5發(fā)射坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系24
2.3.6發(fā)射慣性坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系25
2.3.7發(fā)射慣性坐標(biāo)系與發(fā)射坐標(biāo)系26
2.3.8地心地固坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系28
2.3.9發(fā)射坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系29
2.4四元數(shù)29
2.4.1四元數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)29
2.4.2四元數(shù)的表示方法30
2.4.3四元數(shù)的運(yùn)算30
2.4.4轉(zhuǎn)動(dòng)四元數(shù)定理31
2.4.5四元數(shù)與姿態(tài)矩陣的關(guān)系32
2.5姿態(tài)、速度位置微分34
2.5.1姿態(tài)矩陣的微分34
2.5.2慣性坐標(biāo)系中位置矢量的微分35
2.5.3慣性坐標(biāo)系中速度矢量的微分35
2.6地球幾何學(xué)36
2.6.1基本概念36
2.6.2卯酉圈曲率半徑和子午圈曲率半徑38
2.7地心地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo)類(lèi)型38
2.7.1大地坐標(biāo)向空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換39
2.7.2空間直角坐標(biāo)向大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換39
第3章臨近空間飛行器正常重力模型41
3.1高階地球重力場(chǎng)建模41
3.1.1球諧函數(shù)41
3.1.2球諧模型引力43
3.2臨近空間正常重力模型45
3.2.1J2和J4模型45
3.2.2Somigliana公式47
3.2.3正常重力模型誤差分析51
第4章捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)57
4.1陀螺儀57
4.1.1光學(xué)陀螺儀的工作原理58
4.1.2激光陀螺儀58
4.1.3光纖陀螺儀59
4.2加速度計(jì)61
4.2.1比力與比力測(cè)量61
4.2.2撓性加速度計(jì)62
4.3慣性?xún)x表誤差的數(shù)學(xué)模型63
4.4典型的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)64
4.4.1HXINSF05系統(tǒng)的組成64
4.4.2HXINSF05工作原理65
4.4.3HXINSF05詳細(xì)組成部件66
4.5航空捷聯(lián)慣導(dǎo)算法機(jī)械編排72
4.5.1地心慣性坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排73
4.5.2地心地固坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排74
4.5.3當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排75
4.6航天捷聯(lián)慣導(dǎo)算法機(jī)械編排78
4.6.1發(fā)射慣性坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排78
4.6.2發(fā)射坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排80
4.7捷聯(lián)慣導(dǎo)機(jī)械編排的等價(jià)性82
4.7.1算法編排的等價(jià)性82
4.7.2導(dǎo)航結(jié)果的等價(jià)性84
第5章衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)87
5.1GPS介紹88
5.1.1GPS體系結(jié)構(gòu)88
5.1.2GPS信號(hào)90
5.1.3GPS觀測(cè)量90
5.1.4GPS誤差源92
5.1.5GPS增強(qiáng)系統(tǒng)95
5.2GPS衛(wèi)星軌道97
5.2.1開(kāi)普勒定律97
5.2.2開(kāi)普勒軌道參數(shù)98
5.2.3GPS軌道參數(shù)99
5.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)100
5.3.1系統(tǒng)組成與服務(wù)100
5.3.2衛(wèi)星信號(hào)102
5.3.3系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展103
第6章發(fā)慣系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法105
6.1發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新算法105
6.1.1發(fā)慣系姿態(tài)更新算法106
6.1.2發(fā)慣系速度更新算法109
6.1.3發(fā)慣系位置更新算法112
6.1.4發(fā)慣系更新算法總結(jié)115
6.2發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新簡(jiǎn)化算法116
6.3發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差方程116
6.3.1發(fā)慣系姿態(tài)誤差方程116
6.3.2發(fā)慣系速度誤差方程117
6.3.3發(fā)慣系位置誤差方程118
6.4發(fā)慣系初始對(duì)準(zhǔn)算法118
6.5發(fā)慣系慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法120
6.5.1發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星松耦合組合導(dǎo)航算法120
6.5.2發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星緊耦合組合導(dǎo)航算法122
6.5.3發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法仿真分析127
6.6發(fā)慣系導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)換134
6.6.1發(fā)慣系位置信息的轉(zhuǎn)換134
6.6.2發(fā)慣系速度信息的轉(zhuǎn)換135
6.6.3發(fā)慣系姿態(tài)信息的轉(zhuǎn)換135
第7章發(fā)射系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法137
7.1發(fā)射系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新算法137
7.1.1發(fā)射系姿態(tài)更新算法137
7.1.2發(fā)射系速度更新算法138
7.1.3發(fā)射系位置更新算法142
7.1.4發(fā)射系更新算法總結(jié)145
7.2發(fā)射系捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差方程146
7.2.1發(fā)射系姿態(tài)誤差方程146
7.2.2發(fā)射系速度誤差方程147
7.2.3發(fā)射系位置誤差方程148
7.3發(fā)射系初始對(duì)準(zhǔn)算法148
7.3.1發(fā)射系靜基座解析粗對(duì)準(zhǔn)148
7.3.2發(fā)射系抗晃動(dòng)粗對(duì)準(zhǔn)149
7.3.3發(fā)射系卡爾曼濾波精對(duì)準(zhǔn)151
7.4發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法152
7.4.1發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星松耦合組合導(dǎo)航算法152
7.4.2發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星緊耦合組合導(dǎo)航算法156
7.4.3發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法仿真分析159
7.5發(fā)射系導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系165
7.5.1發(fā)射系位置信息的轉(zhuǎn)換166
7.5.2發(fā)射系速度信息的轉(zhuǎn)換166
7.5.3發(fā)射系姿態(tài)信息的轉(zhuǎn)換166
第8章高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)半實(shí)物仿真167
8.1高超聲速飛行器半實(shí)物仿真系統(tǒng)概述167
8.2高超聲速飛行器軌跡發(fā)生器數(shù)學(xué)模型168
8.2.1飛行器質(zhì)心動(dòng)力學(xué)方程169
8.2.2飛行器繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程170
8.2.3飛行器制導(dǎo)和控制方程170
8.2.4飛行器六自由度模型補(bǔ)充方程171
8.3半實(shí)物仿真中的導(dǎo)航模擬系統(tǒng)172
8.3.1捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)模擬器172
8.3.2衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)模擬器175
8.4半實(shí)物仿真中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)模擬187
8.4.1半實(shí)物仿真彈道數(shù)據(jù)188
8.4.2半實(shí)物仿真中慣組模擬數(shù)據(jù)188
8.4.3半實(shí)物仿真中衛(wèi)星接收機(jī)模擬數(shù)據(jù)192
參考文獻(xiàn)199