作者简介
王新龙,2002年获得北京航空航天大学精密仪器及机械专业博士学位,2004年博士后出站后留校任教,现为北京航空航天大学宇航学院教授、博士生导师、高精度智能导航与制导技术实验室责任教授。长期从事控制科学与工程、导航制导与控制专业的科学研究与教学工作。主要研究方向包括:惯性导航、天文导航、GNSS卫星导航及其组合导航技术:卫星导航软件接收机设计与开发技术:全源智能导航技术:集群协同高精度实时导航制导与通信技术。先后主持完成国家自然科学基金(5项)、国家863高技术项目、国家重点研发计划项目、科技专项基金等科研项目共40余项,获部级科技成果一等奖1项、三等奖3项,撰写《惯性导航基础》《捷联式惯导系统动、静基座初始对准》《SINS/GPS组合导航技术》《GPS接收机硬件实现方法》4部学术著作,在国内外学术刊物及会议上发表论文160余篇,其中60余篇被SCI/EI检索,获授权发明专利17项。
目录
第1章 绪论
1.1 天文导航的概念、分类及特点
1.1.1 天文导航的概念
1.1.2 天文导航系统分类
1.1.3 天文导航技术特点
1.2 惯性/天文组合导航的优越性与组合模式
1.2.1 惯性/天文组合导航的优越性
1.2.2 惯性/天文组合导航模式
1.3 组合导航系统中卡尔曼滤波器总体结构
第2章 天文导航预备知识
2.1 导航天文学
2.1.1 天体
2.1.2 天体的星等
2.1.3 星表与星图
2.2 球面三角学
2.2.1 球面几何基础
2.2.2 球面三角形
2.3 天文导航常用坐标系
2.3.1 天球上的基本点、线、圆
2.3.2 天球赤道坐标系
2.3.3 地平坐标系
2.3.4 黄道坐标系
2.4 时间系统
2.4.1 时间的基本概念
2.4.2 各种时间系统
2.5 小结
第3章 常用的天体敏感器
3.1 星跟踪器
3.1.1 基本结构与跟踪星体原理
3.1.2 导航应用方法
3.2 星敏感器
3.2.1 分类及性能特点
3.2.2 基本结构与工作原理
3.2.3 误差源
3.3 地球敏感器
3.3.1 分类及性能特点
3.3.2 基本结构与工作原理
3.3.3 误差源
3.4 太阳敏感器
3.4.1 分类及性能特点
3.4.2 基本结构与工作原理
3.4.3 误差源
3.5 紫外敏感器
3.5.1 应用与发展概况
3.5.2 分类及性能特点
3.5.3 基本结构与工作原理
3.6 X射线探测器
3.6.1 应用与发展概况
3.6.2 分类及性能特点
3.6.3 基本结构与工作原理
3.7 小结
第4章 星敏感器误差建模与补偿方法
4.1 动态误差建模与补偿方法
4.1.1 运动模糊建模
4.1.2 运动模糊星图复原方法
4.1.3 性能验证
4.2 温度误差建模与在线补偿方法
4.2.1 星敏感器温度误差建模
4.2.2 星敏感器温度误差在线补偿方法
4.2.3 性能验证
4.3 小结
第5章 星敏感器星图预处理与星图识别方法
5.1 星图预处理方法
5.1.1 星图去噪
5.1.2 星图分割
5.1.3 星点质心提取
5.2 星图识别方法
……
第6章 天文定姿方法
第7章 天文定位方法
第8章 天文导航系统的数字仿真方法
第9章 捷联惯导系统工作原理及其误差方程
第10章 捷联惯导系统的数字仿真方法
第11章 SINS/CNS组合导航模式
第12章 SINS/CNS组合导航在弹道导弹中的应用方法
第13章 SINS/CNS组合导航在巡航导弹中的应用方法
第14章 SINS/CNS组合导航在深空探测中的应用方法
第15章 SINS/CNS/VNS组合导航在火星车中的应用方法
第16章 X射线脉冲星天文导航在火星探测器地火转移段的应用方法
附录
参考文献
内容摘要
导航系统的作用是为载体提供有时间参照的位置、速度和姿态信息,不仅是车辆、飞机、卫星、船舶等运动载体正常航行的重要保障,而且在大地测量、资源探测、地理信息系统等众多技术领域发挥着重要作用。构建全天候工作、全空域、隐蔽性好、导航精度高、数据更新率高的自主导航系统,对于国民经济发展和国防现代化建设.都具有非常重要的意义。惯性导航作为一种自主导航方式,具有抗干扰能力强、实时性好、不受地域限制等优点.因而具有广阔的应用空间,但由于其提供的位置、速度和姿态误差随时间不断积累,故难以作为独立的高精度导航系统。卫星导航作为现代无线电导航的主要方式。具有“三定一弱”的特征,即由特定信标以特定频率播发特定格式的导航电文,而导航信号极其微弱。该特征决定了卫星导航系统易受攻击和抗干扰性能较弱,单独使用时存在技术风险。天文导航具有误差不随时间积累、自主性和抗干扰能力强等优点.是飞机、卫星、导弹、远洋航海和深空探测等应用领域的重要导航手段;地基无线电导航系统的作用距离有限,存在服务盲区、远程导航精度较低、易遭受攻击等缺陷。其他导航方式如视觉导航、景象匹配导航、地形匹配导航等通常为有限应用环境下的辅助导航方式。现代信息化战场的空天导航战,使以卫星导航为主的各种无线电导航系统受到严重威胁。复杂的战场电磁环境要求导航系统具有较强的自主性和抗干扰能力。而惯性导航与天文导航具有完全自主、隐蔽性好、抗干扰能力强且互补性强的优势。因此,近年来惯性/天文(INs/CNs)组合导航受到广泛关注.并得到快速发展,具有很大的发展潜力和广阔的应用前景,已成为组合导航技术发展的重要方向。下面从天文导航技术特点、惯性/天文组合导航的优势、组合模式及信息融合方法等方面对惯性/天文组合导航技术展开介绍。1.1天文导航的概念、分类及特点1.1.1天文导航的概念天文导航是以太阳、月球、行星和恒星等自然天体作为导航信标,通过天体敏感器被动探测天体位置,以确定测量点位置、航向与姿态信息的技术与方法。天文导航始于航海,通过探测天体的可见光或射电信息,对天体视坐标的角位置进行跟踪、观察和测量,进而根据天体视位与时间的关系为舰船提供船位和航向信息。随着科学技术的发展,天文导航的应用逐渐从航海拓展到航空和航天等领域。在航空和航海中,天文导航所测定的天体位置不是由所观测天体在天球上的位置(用赤经和赤纬描述)来决定的,而是由这些天体在观测时刻所对应的天体投影点位置(用时角和赤纬描述)来决定的。在观测中,以天..........
精彩内容
惯性/天文组合导航很好地融合了两种导航系统的优势,形成了一种全自主、全天候、全空域、高精度的导航方式,具有巨大的发展潜力和应用前景,特别是在航空、航天飞行器导航、制导与控制方面,具有非常重要的作用。
《捷联惯性/天文组合导航技术》主要根据作者与课题组成员多年来的研究成果以及近年来国内外捷联惯性/天文组合导航技术的新进展撰写而成。全书共16章,重点围绕捷联惯性/天文组合导航系统的不同组合模式,从基本概念、基础理论与实际应用的角度,全面、系统地阐述了捷联惯性/天文组合导航系统的工作原理、设计理论与应用方法。为便于读者理解、掌握概念内涵,书中列举了大量详细的仿真实例。
《捷联惯性/天文组合导航技术》可作为从事导航、制导、控制及测控等领域的研究者和工程技术人员的参考书,也可作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的教材。
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